Naturaleza — 1 de octubre de 2025 at 00:00

Biomimética: creaciones inspiradas en la naturaleza

«Aquellos que tomen partido por cualquier estandarte que no sea el de la naturaleza —la maestra de todos los maestros— trabajarán en vano» (Da Vinci).

«La genialidad del hombre hace varias invenciones, abarcando con varios instrumentos el único y mismo fin, pero nunca descubrirá una invención más bella, más económica o más directa que la de la naturaleza, pues en ella nada falta y nada es superfluo» (Da Vinci).

La naturaleza es fuente de inspiración para la humanidad y, desde siempre, fue para esta un espejo, a imagen del cual se construían las más bellas obras en términos de arte y arquitectura. La capacidad de la naturaleza para aliar belleza, economía y funcionalidad es incomparable y no es en vano que las grandes invenciones de la historia tienen su origen en analogías con elementos naturales. El concepto de biomimética, ampliamente abordado por algunas líneas de la ciencia contemporánea, consiste en analizar sistemas naturales y reproducir sus principios de solución, buscando contribuciones relevantes para la sociedad.

Las soluciones de la naturaleza pueden contribuir al proceso creativo, tanto en forma de analogía como a través de sus patrones geométrico-matemáticos. Es posible observar, por ejemplo, constantes proporciones matemáticas en la formación de seres humanos, animales y vegetales. Esas geometrías naturales son frecuentemente asociadas a los conceptos de estética, armonía y equilibrio, conformando verdaderos símbolos de belleza.

Qué es la biomimética

En áreas como el diseño industrial, la arquitectura, la ingeniería y otros, se observa el constante uso de analogías y relaciones directas con los principios de la naturaleza en la búsqueda de soluciones de conceptos e innovación. La biomimética es un enfoque orientado tecnológicamente a aplicar las lecciones de diseño de la naturaleza para resolver los problemas del hombre. Los estudios biomiméticos se basan en soluciones de diseño naturales, decodificando geometrías y funcionamientos, en busca de una mejor utilización y un menor gasto de energía.

Después de estudiar un gran número de investigaciones, Janine Benyus integró y documentó sus hallazgos en biomimética, una innovación inspirada por la naturaleza. Este nuevo término, biomimética, se caracteriza por ser más amplio que el concepto de biónica conocido hasta entonces. Además de considerar la imitación de la forma biológica, la biomimética también incluye el concepto de replicación de la conducta de los organismos biológicos.

Las definiciones de Benyus con respecto al campo de estudio de la biomimética se reproduce a continuación [2]:

La naturaleza como modelo: estudiar los modelos de la naturaleza e imitarlos o utilizarlos como inspiración, con el fin de resolver los problemas humanos.
La naturaleza como una medida: usar patrones ecológicos para juzgar la relevancia y validez de nuestras innovaciones. Después de miles de millones de años de evolución, la naturaleza ha aprendido lo que funciona, lo que es apropiado y lo que perdura.
Naturaleza como un mentor: nueva forma de observar y evaluar la naturaleza. No se preocupa por lo que podemos extraer de la naturaleza, pero sí de lo que podemos aprender de ella.

Según Benyus [1], en una sociedad acostumbrada a dominar o «mejorar» la naturaleza, imitarla de forma respetuosa es un enfoque radicalmente nuevo, una revolución de verdad. A diferencia de la Revolución Industrial, la revolución biomimética introduce una era que no se basa en lo que podemos extraer de la naturaleza, sino en lo que podemos aprender con ella. Haciendo las cosas a la manera de la naturaleza, es posible cambiar la forma de cultivar los alimentos, de producir materiales, de generar energía, de curar, de almacenar información y de realizar negocios. Después de 3800 millones de años de investigación y desarrollo, los fracasos son fósiles, y aquello que nos rodea es el secreto para la supervivencia.

Al mirar profundamente en la naturaleza, percibimos que todas las invenciones humanas ya aparecieron en ella de una manera más elegante y con un coste muy inferior para el planeta. Incluso uno de los sistemas más inteligentes de construcción, de columnas y vigas, ya está caracterizado en lirios y tallos de bambú. La calefacción central y el aire acondicionado son superados por la torre de termitas. El mejor sonido producido por el hombre es difícil de oír, en comparación con la transmisión multifrecuencia del murciélago. Incluso la rueda, que siempre pareció ser una creación exclusivamente humana, fue encontrada en el pequeño motor rotatorio que impulsa los flagelos de las bacterias más antiguas en el mundo [1].

Los seres vivos, en conjunto, mantienen una estabilidad dinámica, como bailarinas en un arabesco, manipulando continuamente recursos sin desperdicios. Después de décadas de estudio, los ecologistas empezaron a entender muchas similitudes ocultas entre los sistemas interconectados. A partir de sus notas, resultan algunos principios [1]:

La naturaleza trabaja a la luz del sol.
La naturaleza utiliza solamente la energía que necesita.
La naturaleza adapta la forma a la función.
La naturaleza recicla todo.
La naturaleza vive en cooperación.
La naturaleza se basa en la diversidad.
La naturaleza requiere conocimientos precisos.
La naturaleza corta el desperdicio desde el origen.
La naturaleza llega a los límites de su poder.

Según el biólogo John Todd (2000), citado en [6], la ecología de la Tierra tiene un conjunto de instrucciones que necesitamos decodificar urgentemente y emplear en la concepción de los sistemas humanos. Después de cuarenta años de investigación en las áreas de biología, ecología y diseño, Todd insiste en que es posible diseñar con la naturaleza. A través del diseño ecológico es posible ser una civilización más avanzada, utilizando solo una décima parte de los recursos del planeta que la sociedad industrial utiliza hoy en día.

John y su esposa Nancy Jack Todd (1993), citado en [6], fueron los primeros investigadores en proporcionar una lista de los principios del diseño ecológico. La propuesta inicial es de nueve preceptos, incrementados posteriormente en un décimo punto, con el objetivo de destacar la centralidad del diseño como una expresión de la intencionalidad en todas las interacciones humanas:

El mundo viviente es la matriz de todo el diseño.
El diseño debe seguir, y no oponerse, a las leyes de la vida.
La equidad biológica debe determinar el diseño.
El diseño debe reflejar el biorregionalismo.
El diseño debe estar basado en fuentes de energía renovables.
El diseño debe ser sostenible en la integración de los sistemas vivos.
El diseño debe ser coevolucionario con el mundo natural.
La construcción y el diseño deben ayudar a sanar el planeta.
El diseño debe seguir una ecología sagrada.
Todos somos diseñadores.

Las soluciones de la naturaleza como modelo

Según Isenmann [3], sin duda los economistas y los ingenieros a menudo usan analogías biológicas, en particular analogías a partir de organismos (analogía con la evolución, con el crecimiento fractal, com el cerebro, etc.) en la búsqueda por solucionar fenómenos socioeconómicos. Sin embargo, sin un cuadro conceptual asociado y sin una amplia aclaración filosófica, la perspectiva de la ecología industrial para entender la naturaleza como modelo sigue siendo probablemente solo especulativa. Es cuestionable que el trabajo con analogías biológicas sea, de hecho, algo nuevo o simplemente un reordenamiento del sentido común. Fortalecer la base de la ecología industrial es útil para proteger la poderosa idea de que la naturaleza sirva como modelo y no solo para utilizarla como una mera retórica o una nota en la literatura de gestión ambiental, apenas como un adorno bello.

La causa fundamental de la falta de sostenibilidad total de la civilización moderna se encuentra en la separación dualista de la naturaleza y la cultura. Es en la naturaleza donde todas las personas y todas las especies están unidas en una comunidad de vida. Sin embargo, la cultura es usualmente concebida como algo separado y aparte de la naturaleza. A pesar de esta inversión de valores culturales, desde la Revolución Industrial, la ciencia reduccionista ha permitido al hombre diseñar una serie de tecnologías de gran alcance, de manipulación, que están transformando el planeta de manera devastadora [6].

Las grandes innovaciones biomiméticas tienen un factor de alerta y cuestionamiento: «¿Qué hará la revolución biomimética diferente con respecto a la Revolución Industrial? ¿Quién puede decir que simplemente no va a robar el trueno de la naturaleza y utilizarlo en una campaña en contra de la vida?». Esta no es una preocupación infantil, pues una de las invenciones más importantes biomimética fue el avión, inspirado en el vuelo de las aves. El hombre voló por primera vez en 1903, y en 1914, ya estaba lanzando bombas desde el cielo. Tal vez lo que el hombre realmente necesite no es un cambio tecnológico, sino un cambio interno de mentalidad, que le permita ser sensible a las lecciones de la naturaleza [1].

Ejemplos y aplicaciones

Algunos ejemplos dentro del área del diseño, del arte, de la ingeniería y de la arquitectura tienen aplicaciones directas de principios de solución de la naturaleza. Estos principios se pueden expresar en patrones matemáticos, formas geométricas o proposiciones funcionales que se asemejan a o buscan la inspiración en referencias naturales.

Leonardo da Vinci, que fue un exponente en el campo de la ingeniería, decía que, a pesar del gran genio del hombre, este nunca descubrirá una invención más hermosa, más económica o más directa que la de la naturaleza. Las observaciones y los experimentos descritos en sus diarios, entre los que se puede encontrar una primera idea de un submarino, un parapente, tanques de guerra, puentes y decenas de piezas mecánicas, son claros ejemplos de su inspiración en los modelos naturales [6 ].

En el área de la arquitectura, hay dos exponentes construidos en China para los Juegos Olímpicos de 2008, el Cubo de Agua y el Nido de Pájaro, ambos inspirados en elementos de la naturaleza, que incluso bautizan con sus nombres. La estructura básica de la primera construcción se basa en las burbujas y, aunque ninguna sea igual a la otra, todas siguen el mismo patrón generador. El segundo edificio se basa en las tramas y entrelazados de un nido, cambiando la paja tradicional por el acero.

En cuanto a la industria y la ingeniería mecánica, no se puede dejar pasar por alto la invención del avión basado en la analogía con las aves y respetando también la proporción áurea. Otra creación inteligente para resolver simultáneamente el problema de la alta resistencia y ligereza de las piezas mecánicas es el panal, desarrollado a partir de la geometría de los panales de las colmenas. Incluso dentro de la industria, es interesante observar la creación del velcro, sobre la base de la estructura de la planta conocida como pega-pega.

Robert Le Ricolais (1894-1977), un ingeniero francés y arquitecto, utiliza el patrón reticulado de los radiolarios, protozoos marinos, como fuente de inspiración. A través de sus investigaciones, desarrolló los principios estructurales que dieron como resultado una estructura fuerte, ligera y duradera. Su objetivo eran estructuras de «fuerza infinita y peso cero». Este mismo investigador estudió las conchas corrugadas Pecten, produciendo planos rígidos y tubos de superficie corrugada [4].

Frei Otto, del Instituto de Estructuras Ligeras de la Universidad de Stuttgart, organizó un programa en el que reunió a biólogos, arquitectos e ingenieros (también matemáticos, ecologistas, filósofos y sociólogos), con el objetivo de extraer ideas útiles de la biología. Esas ideas se pueden ver en las estructuras tensadas que utilizó para cubrir el Estadio Olímpico de Múnich, entre otras estructuras. Estas membranas fueron inspiradas por las redes horizontales construidas por la araña Argyroneta acuática bajo el agua, que utiliza para retener aire para el desarrollo bajo el agua de sus huevos. Este concepto también fue utilizado por Jacques Rougerie en el diseño de un pueblo bajo el agua para dar cabida a 250 buceadores [4].

Otra estructura natural interesante para ser estudiada es el erizo de mar. Las estructuras de tipo espuma existentes en la unión de las espinas con el cuerpo principal del erizo de mar dan apoyo a las delgadas paredes exteriores, de forma que puedan resistir el pandeo, lo que permite que la estructura se doble sin romperse. En sus investigaciones, Lorna Gibson y GN Karam distinguen diferentes estructuras internas en los tubos, las cuales fueron analizadas como cartuchos cilíndricos. La teoría de los materiales celulares muestra que la rigidez de la estructura de la célula es un reflejo de las densidades alcanzadas, que pueden variar de acuerdo con la geometría de la estructura celular.

El reciente proceso de desarrollo que permite la producción de tanques metálicos cilíndricos con un núcleo de tipo espuma o alveolar es una respuesta a la importancia y la aplicabilidad de la investigación realizada. El conocimiento que estaba confinado en la naturaleza ahora puede extenderse a los soportes tubulares ligeros, tales como los que se encuentran en las suspensiones de los coches de carreras.

Los temas discutidos anteriormente tratan de demostrar la existencia de una inteligencia propia en la naturaleza, responsable de la creación de cada pequeña partícula. En la naturaleza, nada parece ser al azar y todo tiene su lugar y su forma necesarios para servir mejor al todo. La sabiduría de la naturaleza tiene aún mucho que mostrar al hombre, pero esto solo será posible, como dicen las tradiciones filosóficas, en la medida en que el hombre se comprometa efectivamente con su entorno y se responsabilice por la correcta aplicación de las enseñanzas.

Referencias

[1] BENYUS, J. Biomimicry: Innovation inspired by nature. New York. Quill Publishes, 1997.

[2] SOARES, M. A. R. Biomimética e Ecodesign: Desenvolvimento de uma ferramenta criativa de apoio ao design de produtos sustentáveis. Lisboa. Universidade Nova de Lisboa – Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2008.

[3] ISENMANN, R. Industrial Ecology: Shedding more Light on its Perspective of Understanding Nature as Model. Sustainable Development, 2003.

[4] VINCENT, J. F. V. Applications – Influence of Biology on Engineering. Journal of Bionic Engineering 3, 2006.

[5] VINCI, L. D. Da Vinci por ele mesmo / tradutor Marcos Malvezi. São Paulo: Madras, 2004.

[6] WAHL, D. C. Bionics vs. biomimicry: from control of nature to sustainable participation in nature. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 87, 2006.