6 tecnologie che imitano la natura

“Ogni cosa che puoi immaginare, la natura l’ha già creata”.

Questo pensiero, con cui Albert Einstein definiva “natura” quell’immensa e perfetta opera di ingegneria, fonte prima di ispirazione per il genio umano, è lo stesso che oggi anima lo studio e la ricerca della biomimesi. Dal greco bios = vita e mimesis = imitazione, questo termine è utilizzato per designare una disciplina, relativamente giovane, che si occupa dello studio e dell’imitazione delle caratteristiche degli organismi viventi, per trovare soluzioni progettuali utili al miglioramento delle attività e delle tecnologie umane.

La biomimesi esprime il nesso tra la biologia e la tecnologia, dove la prima rappresenta il modello primordiale a cui è necessario tendere, mentre la seconda rappresenta il mezzo con cui riprodurre, “mimando” a tutti gli effetti, i funzionamenti e le strutture cellulari degli organismi, ma anche le capacità organizzative e di adattamento evolutivo che caratterizzano gli habitat naturali. Leonardo Da Vinci può essere considerato uno dei più illustri antenati moderni della biomimesi.

Il successo del velcro

Una delle soluzioni di maggiore successo del ‘900, suggerite dalla biomimesi, è quello del velcro: un sistema di chiusura a strappo che fu brevettato nel 1941 dall’ingegnere svizzero George de Mestral; affascinato dal sistema a uncino, che faceva rimanere i fiori della bardana impigliati nel pelo del suo cane ogni volta andavano a spasso, realizzò semplici strisce in nylon combinate.

Una striscia era in tessuto peloso e l’altra era munita di tanti piccoli uncini che si attaccavano saldamente alla prima; in questo modo riuscì a riprodurre il meccanismo di “cattura” osservato in natura.

Biomimesi e “risparmio energetico”

I settori in cui opera la biomimesi sono molteplici e tra essi c’è anche quello dell’energia, nel quale, produce risultati a dir poco stupefacenti volti a ridurre i consumi energetici. “Per vincere la lotta alla sopravvivenza, piante e animali, hanno evoluto soluzioni mirate al minor consumo possibile di risorse”, come sostiene Janine Benyus, una delle massime autorità di questo affascinante settore.

1. Le ninfee e la passione per il sole

Non a caso, forse, la prima vera applicazione della biomimesi è stata fatta proprio in ambito energetico per la realizzazione del tetto del Crystal Palace di Londra, costruito nel 1854 grazie al progetto dall’architetto e botanico Joseph Paxton.

La struttura del tetto è in tutto ispirata a una pianta appartenente alla famiglia delle ninfee, nello specifico la Victoria Amazonica. 

La sua struttura, estremamente leggera, imita le foglie della ninfea, massimizzando la sua esposizione al sole.

2. Combattere le alte temperature: l’esempio del termitaio

Un noto, e forse tra i più affascinanti esempi della biomimesi, è l’Eastgate Building Centre di Harare, in Zimbabwe; una meraviglia di architettura green, costruita dall’architetto Mick Pearce.

L’edificio ospita molti uffici ma non ospita alcun tipo di sistema convenzionale di ventilazione, dettaglio non trascurabile date le temperature del luogo. Per realizzarlo sono stati applicati i principi dell’auto raffreddamento e della ventilazione che appartengono alle tane delle termiti africane. I termitai sono strutture piuttosto complesse di cumuli di terra in grado di mantenere l’area interna a una temperatura fresca costante, grazie a canali scavati nel sottosuolo che creano un ambiente ventilato.

L’edificio, infatti, utilizza il 10% in meno dell’energia che un altro edificio di pari dimensioni normalmente consuma; un affascinante esempio di efficienza energetica ispirata da “piccoli” inconsapevoli ingegneri.

3. La turbina eolica come l’ ”infinito” del colibrì

Anche i piccoli colibrì sono stati fonte d’ispirazione per la biomimesi. Il loro apporto è stato fondamentale per l’individuazione di una nuovissima e più efficiente pala eolica. Un’azienda tunisina ha infatti realizzato delle turbine eoliche le cui due pale oscillano al vento disegnando un “8” orizzontale: la stessa rotazione che permette al colibrì di stazionare in volo. Il moto lineare viene convertito in rotatorio sfruttando al massimo le potenzialità del vento; l’energia viene catturata dalle pale sia nello spostamento ascendente che in quello discendente.

4. Il colpo d’ali silenzioso del gufo

Non c’è dubbio che l’energia prodotta dall’impianto eolico sia pulita, ma il rumore delle pale mosse dal vento è insopportabile: la rumorosità resta infatti uno dei suoi punti a sfavore. Un team di ricercatori dell’Università di Cambridge, però, ha studiato come abbattere questo problema. La soluzione viene niente meno che dai gufi! Questi uccelli, dalla ridotta apertura alare, ma decisamente ampia rispetto al peso totale, hanno una frequenza di battito d’ali piuttosto bassa, ma soprattutto, silenziosa. Ciò è reso possibile dalle setole “a pettine” che si trovano sulle estremità delle loro ali. La struttura alare del gufo, analizzata nel dettaglio dalla biomimesi, è stata d’ispirazione per la costruzione di un prototipo di pale eoliche in grado di produrre energia silenziosamente.

5. Chi insegue il sole meglio del Girasole?

L’azienda italiana Altertecno, ha brevettato un fiore fotovoltaico con il nome di Girasole; un omaggio più che giusto, dato che per realizzare un pannello solare in grado di seguire lo spostamento quotidiano del sole l’esempio è venuto proprio dal girasole.

Il pannello realizzato, unico nel suo genere, è un vero e proprio fiore dotato di petali che non solo catturano il sole, ma lo seguono per assorbire maggiore energia. Il Girasole presenta una tecnologia avanzata chiamata Inseguimento Solare munita di un inseguitore biassiale. Dall’alto valore estetico e architettonico, questo pannello solare, è nato da una ricerca su pannelli speciali per essere resistente e durevole. La potenza di picco è 2,6 KWp e i suoi petali inferiori sono retraibili grazie a un movimento rototraslativo continuo, che li fa sovrapporre a quelli superiori, assicurando così la robustezza necessaria a ridurre a metà la potenza del vento. Adatto a qualsiasi utilizzo, arredo urbano o privato, può essere installato in ogni luogo e spostato secondo necessità senza problemi. Il Girasole è attento all’ambiente, tecnologicamente all’avanguardia, ha ridottissimi costi di manutenzione ed è 100% italiano.

6. L’efficenza dei petali di rosa

Un altro fiore che, dopo le analisi della biomimesi, ha ispirato la realizzazione di pannelli fotovoltaici alternativi è la rosa. I ricercatori hanno dedotto che l’angolo di incidenza generato dal raggio solare che colpisce il petalo di rosa rende più efficiente l’assorbimento di energia; ovviamente questo processo è reso possibile dalla struttura del fiore e dall’inclinazione dei suoi petali.

Un gruppo di scienziati del Karlsruhe Institute of Technology ha cercato di imitare questa speciale struttura, utilizzando una pasta di polidimetilsilossano. Il risultato raggiunto è una maggiore efficienza dei pannelli solari.