Mais 10 maneiras incríveis pelas quais a natureza nos superou em tecnologia

Nós, seres humanos, conseguimos algumas conquistas incríveis: arranha-céus, viagens espaciais, mergulho em alto mar e quadrinhos de Dilbert , entre outras coisas. No entanto, por mais inteligentes que sejamos, ainda temos muito que aprender com os nossos companheiros terráqueos. Plantas e animais demonstram feitos incríveis de engenharia o tempo todo.

Biomimética é o ato de modelar estruturas, materiais e sistemas a partir de unidades e processos biológicos. ^[1] Já falamos sobre tecnologias que imitam características de animais . Aqui estão mais dez exemplos de como a natureza nos ensinou a criar tecnologia avançada.

10 Pele de tubarão e viagens aéreas

Há uma razão pela qual os tubarões têm sido objeto de tantas histórias aterrorizantes; eles são alguns dos predadores mais eficientes encontrados na natureza. Esses caçadores devem agradecer à sua pele otimizada para água por ajudá-los a atingir suas velocidades máximas. A superfície da pele do tubarão é composta por minúsculos “dentes” chamados dentículos dérmicos. Esses dentículos dérmicos (também chamados de escamas placóides) possuem ranhuras que canalizam a água, reduzindo assim o arrasto.

O design ideal da pele de tubarão tem sido fonte de inúmeros momentos “Aha” entre os inventores . Uma aplicação brilhante vem de três cientistas da Sociedade Fraunhofer, uma organização de pesquisa alemã. Eles desenvolveram uma tinta especial depois de estudar de perto a pele do tubarão. Essa tinta, quando aplicada em um estêncil especial e aplicada na superfície dos aviões, atinge a estrutura da pele de tubarão e reduz o arrasto. Os pesquisadores afirmam que se essa tinta fosse aplicada em todos os aviões do planeta, economizaria até 4,48 milhões de toneladas de combustível por ano. ^[2]

9 Cardumes de peixes e parques eólicos

É fascinante observar um cardume de peixes nadando em sincronia no mar. Eles parecem acompanhar um ao outro, não importa o que aconteça, mesmo quando fazem curvas repentinas. Uma teoria por trás desse comportamento é que os peixes em um cardume podem se desviar dos padrões de fluxo dos peixes ao redor. Essencialmente, a escolaridade funciona como uma técnica de poupança de energia.

Uma equipe da Caltech liderada pelo professor John Dabiri projetou turbinas eólicas verticais que operam de maneira semelhante. Quando agrupados, tornam-se mais eficientes energeticamente ao utilizar a corrente de ar gerada pelas turbinas vizinhas. O resultado é uma série de turbinas eólicas que podem superar os moinhos eólicos convencionais. ^[3] Estas descobertas foram apoiadas por estudos semelhantes realizados por Stanford, Universidade Johns Hopkins e Universidade de Delaware.

8 Baleias jubarte e lâminas de turbina

A natureza tem ainda mais a nos ensinar sobre a eficiência da energia eólica, como demonstrado pela baleia jubarte . Tanto a baleia jubarte quanto as turbinas eólicas se beneficiam ao reduzir a quantidade de arrasto em suas superfícies. O gentil gigante consegue isso graças às saliências ao longo de suas nadadeiras, chamadas tubérculos. Os tubérculos permitem que a baleia manobre com o mínimo de arrasto, o que é necessário quando ela está em busca de alimento.

É claro que o design se transfere bem para turbinas eólicas . O professor Frank Fish, da West Chester University, trabalhou com uma equipe para projetar uma lâmina de turbina com tubérculos. O projeto resultante funcionou tão bem que poderia até mesmo reunir vento em áreas de baixa velocidade do vento. Fish é presidente de uma operação com sede no Canadá chamada Whalepower, que se dedica a melhorar projetos de turbinas e ventiladores com base nas descobertas de sua equipe. ^[4]

7 Lagartixas e adesivo elétrico

Admita: em algum momento da sua vida, você sentiu um pouco de inveja porque as lagartixas conseguem subir paredes sem esforço. O mistério do lagarto escalador de paredes intriga os observadores há milênios. O problema foi finalmente resolvido em 2002, quando os pesquisadores descobriram milhões de minúsculos pelos nas patas da lagartixa, chamados cerdas. As cerdas ajudam a produzir forças eletrostáticas fracas e de curto alcance, chamadas forças de van der Waal.

Embora tenha havido muitas aplicações propostas para esta façanha da natureza , uma em particular teve sucesso por si só: um produto chamado Geckskin. Três empreendedores graduados da Universidade de Massachusetts Amherst criaram este superadesivo reutilizável inspirado na mecânica dos pés das lagartixas. O material pegajoso pode suportar até 317 kg (700 lb) em uma parede lisa. Desde a sua estreia, Geckskin ganhou elogios de organizações e meios de comunicação, incluindo CNN, Bloomberg e The Guardian (o último dos quais se referiu a ele como “papel mosca para elefantes”). ^[5]

6 Morcegos e SmartCanes

Os morcegos são famosos por sua habilidade noturna, que vem de sua capacidade única de distinguir objetos no escuro usando a ecolocalização. Eles emitem frequências de sonar agudas que ricocheteiam em objetos com os quais a criatura poderia colidir enquanto voava.

Uma equipe de pesquisa do Instituto Indiano de Tecnologia em Delhi, na Índia, aproveitou a sugestão dos morcegos para revolucionar a bengala branca padrão usada por pessoas cegas . Através de suas pesquisas, eles criaram o SmartCane. O dispositivo emite um sinal semelhante ao dos morcegos para detectar objetos potencialmente perigosos. O dispositivo é preso a uma bengala branca padrão. Quando as ondas retornam ao dispositivo, ele vibra para avisar ao usuário que deve evitar um objeto em seu caminho. ^[6]

Embora já existam tecnologias semelhantes, como o amplamente disponível Ultracane, os desenvolvedores do SmartCane queriam criar um produto que não fosse apenas útil, mas acessível para todos. O SmartCane é vendido por cerca de US$ 50, em comparação com o Ultracane, de US$ 1.000.

5 Besouros e coleta de água

Projetar formas eficazes de coletar água tem sido um dos maiores desafios da era moderna. A água é um recurso tão precioso que é difícil acreditar que qualquer criatura possa simplesmente retirá-la do ar. No entanto, o besouro Stenocara gracilipes pode fazer exatamente isso.

Este besouro é nativo do deserto costeiro do Namibe, no sudoeste da África, um dos lugares mais quentes e hostis da Terra. Quando o vento traz a neblina vinda do oceano , as gotas de água se acumulam ao longo de uma série de saliências semelhantes a vidro ao longo das costas do besouro. As gotas então escorrem por pequenos canais até a boca do besouro. Esse processo é crucial para a sobrevivência do inseto, já que a neblina só aparece cerca de seis vezes por mês.

Houve várias tentativas de pesquisadores para replicar essa habilidade útil. Por um lado, cientistas do Ministério da Defesa britânico conduziram pesquisas em 2001 sobre a criação de tendas e telhas que pudessem coletar água em regiões secas. Uma empresa chamada NBD Nano também se inspirou no besouro . Fundada por quatro graduados em biologia, química orgânica e engenharia mecânica, o objetivo da empresa é produzir uma garrafa de água auto-enchível baseada na casca do besouro. A partir de 2012, eles estavam produzindo um protótipo para ir ao mercado. ^[7]

4 Esponjas Marinhas E Painéis Solares

À primeira vista, a esponja laranja pode não parecer grande coisa. Para que mais alguém poderia usá-lo, além de um acessório de banho moderno? Acontece que estes invertebrados simples têm uma capacidade especial de colher silício da água do mar e utilizá-lo para construir os seus corpos esponjosos. Este processo poderia potencialmente fornecer uma maneira de construir painéis solares mais baratos e ecológicos.

Os fabricantes normalmente criam painéis solares colocando produtos químicos em uma superfície inerte para criar uma camada fina e cristalina. A camada atua como um semicondutor que gera uma corrente elétrica quando a luz solar a atinge. Este processo de alta temperatura e baixa pressão consome muita energia e, portanto, é caro.

O pesquisador Daniel Morse e sua equipe da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara desenvolveram uma maneira de imitar a capacidade da esponja laranja de produzir silício sem usar altas temperaturas e baixa pressão. A esponja realiza esse feito graças a uma enzima chamada silicateína, que ajuda a converter o ácido silícico da água do mar em pontas de sílica.

Ao usar nitrato de zinco líquido em vez de água do mar e amônia em vez de silicateína, a equipe conseguiu replicar o processo da esponja do mar e aplicá-lo às células solares. O processo precisa de mais desenvolvimento, mas é uma forma promissora de tornar a energia solar mais acessível para todos. ^[8]

3 Vespas de madeira e brocas espaciais

Ferramentas construídas para uso no espaço sideral geralmente apresentam os mesmos problemas: são volumosas, funcionam lentamente e consomem grandes quantidades de energia. O exercício espacial não é exceção. Ainda mais problemático, o movimento das brocas do tipo terrestre pode fazê-las flutuar em um ambiente de baixa gravidade.

Entra a grande vespa da madeira. Também conhecida como vespa rabo-córneo, as fêmeas desta espécie apresentam um ovipositor, uma estrutura pontiaguda em forma de tubo usada para botar ovos, na parte posterior do corpo. Ela põe ovos encontrando uma árvore adequada, enfiando o ovipositor no tronco, e depositando os ovos no tronco. Todo o processo não a prejudica em nada, o que é impressionante, visto que esse pequeno inseto está basicamente enfiando seu corpo em madeira maciça.

Em 2006, uma equipe de quatro cientistas da Universidade de Bath, no Reino Unido, publicou um artigo propondo uma broca espacial modelada a partir da fêmea da vespa da madeira. ^[9] Esta broca seria poderosa o suficiente para perfurar rocha sólida usando o mesmo design do ovipositor. Julian Vincent, professor de biomimética da equipe, afirmou que a parte mais difícil foi fazer com que as agências espaciais aceitassem o novo design. Ele diz que os engenheiros espaciais geralmente não gostam de usar tecnologias mais novas se a atual ainda estiver funcionando.

2 Borboletas e telas sem brilho

As borboletas são muito boas em inspirar a tecnologia visual, por isso não é surpresa que o segredo para eliminar o brilho da tela do celular também possa vir dessas adoráveis ​​criaturas. Em 2015, pesquisadores alemães do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe fizeram uma descoberta surpreendente: a presença de estruturas nanoscópicas de formato irregular nas asas da borboleta com asas de vidro elimina a maior parte da luz refletida. ^[10] Suas descobertas foram publicadas na revista Nature Communications .

A pesquisa sobre como aplicar essa tecnologia às telas de dispositivos móveis ainda está em andamento. Se tiver sucesso, você pode se beijar e se esforçar para ler seu telefone ao ar livre.

1 Cupins e edifícios verdes

Uma incrível façanha da natureza encontrada em toda a África é o poderoso cupinzeiro. Construídas inteiramente de terra, essas estruturas podem ser surpreendentemente altas e abrigar enormes colônias de cupins. Não só isso, mas também possuem um método muito eficaz para regular a temperatura e a ventilação. Por um lado, os montes são geralmente construídos com orientação norte-sul. Isso permite que o monte absorva o calor para sua base quando o sol está baixo e evite muita exposição ao calor durante a parte mais quente do dia. Os cupins abrem e fecham uma série de aberturas dentro do monte para regular o ar quente que sobe pela base da estrutura. Incrível, certo?

Engenheiros de todo o mundo perceberam as habilidades de design dos cupins e os adaptaram para uso humano. O Eastgate Centre em Harare, Zimbabué, o maior complexo comercial e de escritórios do país, foi construído com base em princípios de arquitectura verde inspirados em cupinzeiros. Este edifício não possui sistemas convencionais de aquecimento ou resfriamento, mas utiliza um sistema passivo composto de ventiladores e respiradouros para regular as temperaturas durante todo o ano. Foi projetado pelo arquiteto local Mick Pierce, que também projetou um edifício semelhante em Melbourne, Austrália. ^[11]