LA BIOMIMESI
Ho voluto dedicare il focus di questa settimana alla biomimesi (o biomimetica) perchè illustra perfettamente uno dei pilastri del pensiero su cui si fonda questo sito: la superiorità della Natura rispetto ai manufatti ed alle tecniche umane e da qui la necessità di rispettarla, preservarla e viverla in armonia.
La biomimesi è infatti una disciplina abbastanza recente che studia i meccanismi e le soluzioni che adottano piante ed animali nell'interazione con l'ambiente per sviluppare o migliorare gli strumenti e le tecniche umani.
In sintesi si tratta di trarre spunto dalla superiore evoluzione della Natura rispetto alla scienza e tecnica umana. D'altronde oltre ad essere noi uomini prodotti della Natura siamo anche gli ultimi arrivati mentre le soluzioni che sulla Terra si sono via via raffinate sono in corso d'opera da miliardi di anni.
Uno dei capostipiti di biomimesi, lesempio forse più famoso e risalente è stato l'invenzione del velcro che avvenne quando nel 1941 l'ingegnere svizzero George de Mestral, si accorse che dei piccoli fiori si attaccavano saldamente al pelo del suo cane grazie a microscopici uncini di cui erano ricoperti tali fiori.
Ma di esempi in cui la Natura ha insegnato all'uomo oggi sono davveri tanti e sempre più complessi.
Dal Martin Pescatore che con la sua testa affusolata penetra con meno attrito nell'acqua quando cattura le sue prede che ha ispirato la forma dei treni super veloci giapponesi alla colla di edera che può sostenere un peso di venti tonnellate che potrà portare alla creazione di una super colla artificiale al indubbiamente Odontodactylus scyllarus, (il gamberetto nella foto) ' la capace di sferrare colpi micidiali. La sua chela a martello infatti negli e' ripiegata come un coltello a serramanico. Aprendosi di scatto con un meccanismo a molla fornisce abbastanza energia da rompere i gusci di prede dure come le vongole. l colpo di uno smembratore dura millisecondi e raggiunge la velocità massima di 20 m/s (72 km/h) (13.4 in media) e colpisce con una forza massima sino a 1000 N (308N in media). Niente male per un piccolo animaletto! Cio' che tuttavia e' incredibile e' che il colpo e' dato con una forza tale da produrre cavitazione. La cavitazione e' la formazione improvvisa di bollicine di vuoto all'interno di un liquido come conseguenza di un cambiamento di pressione. Quando le bollicine collassano producono un'onda di shock che produce suono, luce e calore, quindi il colpo segreto della canocchia che rompe il guscio di una vongola e' accompagnato da un flash luminoso e rumoroso, anche in questo caso una caratteristica unica nel regno animale.
In ogni campo della tecnologia e del sapere umano la biomimesi si rileva uno strumento vincente.
Nel campo ingegneristico per esempio si sta prendendo spunto dalla porosità delle osse umane che non essendo dense ci permettono un movimento con un basso consumo energetico per creare veicoli con telai dalla bassa densità che permettano un risparmio energetico senza perdere in sicurezza.
Nel campo energetico una lezione viene data all’idrogenasi, enzima vegetale che ha la capacità di separare l'idrogeno e l'ossigeno dall'acqua utilizzando l'energia solare. Da qui si sta progettando processo di fotosintesi artificiale che produca idrogeno. Innestando cosi questi enzimi su strutture molto porose come ad esempio nanotubi di carbonio si ottiene una piccola dose di energia: la resa è ridotta rispetto alle solite tecnologie ma essendo i catalizzatori usati abbondanti ed economici si può moltiplicare il numero di superfici utilizzate a un costo inferiore.
Un campo che sta approfittando molto della biomimesi è la chimica, tanto che comincia a parlarsi di chimica verde. I principi di quest'ultima sono gli stessi della biologia,. Migliaia di reazioni chimiche avvengono costantemente nelle nostre cellule che vengono coordinate in modo che l'organismo possa rispondere nel miglior modo possibile agli innumerevoli stimoli che riceve dal suo ambiente. Così la chimica verde deve basarsi innanzitutto su i quattro elementi più abbondanti (carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto), utilizzare l'energia solare, operare in ambienti con temperatura e pressione ambientale, favorire soluzioni a base acquosa, riciclaggio metabolico e , catalisi enzimatica arrivando a produrre molecole che idealmente non hanno alcun impatto negativo e sono anche biodegradabili e metabolizzabili.
Alcuni degli esempi notevoli di chimica verde includono la produzione di vetro a temperatura e pressione ambiente normali, sviluppata da Jacques Livage e Clèment Sanchez, professori del Collège de France. Sono stati ispirati dalla capacità di alcune microalghe, in particolare le diatomee, di sintetizzare gusci di vetro fini. Potrebbe essere possibile utilizzare questo processo sol-gel nell'industria edile per proteggere edifici storici, negli oggetti di uso quotidiano per esempio per ricoprire la parte inferiore dei ferri da stiro elettrici, o anche dai chimici per incorporare ingredienti attivi in un materiale biologicamente neutro.
Un altro esempio di chimica verde è l'uso di organismi viventi per pulire il suolo. Il metodo, che consiste nel coltivare piante che sono 'iperaccumulatori' di metalli pesanti e che crescono in terreni fortemente inquinati (come nei siti minerari) per confinare questi metalli, esiste da molto tempo, ma fino ad ora non lo sapevamo cosa fare con le piante che abbiamo raccolto. In genere tendevamo a bruciarli, il che ha semplicemente spostato il problema. Un ricercatore, Claude Grison, ha inventato una nuova disciplina, l'eco-catalisi, che consiste nell'utilizzare queste piante (che contengono una grande quantità di metallo) come catalizzatori naturali per realizzare nuove molecole ad alto valore aggiunto che sono molto difficili da sintetizzare.
Per prima cosa è stato necessario identificare le piante appropriate prima di reintrodurre la vegetazione. "Ogni sito è diverso e bisogna rispettare pienamente la biodiversità locale. La decontaminazione è un processo lento che su alcuni siti può richiedere fino a cinquant'anni. Fortunatamente il nostro lavoro ha anche un impatto a breve termine: reintroducendo la vegetazione, possiamo limitare il suolo erosione e impedire al vento e alla pioggia di disperdere elementi metallici intorno al sito con conseguenze molto gravi per la salute e l'ambiente.
"I risultati sono andati oltre le nostre speranze", ha affermato con entusiasmo. "I catalizzatori ottenuti attraverso la fitoestrazione sono migliori dei catalizzatori convenzionali perché sono più attivi e sono riciclabili, il che aiuta a sviluppare processi chimici eco-compatibili che non hanno un impatto negativo sull'ambiente".
Gli esempi di biomimesi che hanno o che stanno aiutando l'uomo a migliorare i propri strumenti possono essere infiniti ma quello che conta è che rimangano chiari tre concetti:
1) La Natura è infinitamente più complicata, sviluppata e perfezionata di ogni tecnica e conoscenza umana.
2) In conseguenza del punto primo si deve rispettare e preservare la Natura a cominciare dalla biodiversità e dai diritti degli animali.
3) Come ogni tecnica la biomimesi può avere applicazioni positive o anche nefaste ma in questo caso essendo legata ai processi naturali è più facile ricavarne effetti utili per tutti gli esseri viventi come nel caso delle piante estrattrici di minerali pesanti che alla loro morte possono essere riciclate come catalizzatori naturali nelle varie industrie. Ma l'arroganza e la stupidità umana è sempre dietro l'angolo e non mi stupirei di vedere milioni di animali uccisi o modificati geneticamente nei laboratori per studi massimi di biomimesi andando così contro all'essenza di questa disciplina che vuole conciliare il più possibile l'uomo con gli altri elementi componenti la Natura.
|
|
