Carlos Sáez Comet: Biomímesi, metodologia i aplicacions industrials en l’àmbit dels materials

La natura fa milions d’anys que desenvolupa solucions per adaptar-se, optimitzar recursos i respondre al seu entorn. La biomimètica parteix de l’observació d’aquestes estratègies per traslladar-ne els principis a l’enginyeria, el disseny i la innovació industrial.

En una nova sessió del Club d’Innovadors de Girbau LAB, comptem amb Carlos Sáez Comet, doctor en Polímers i Biopolímers, màster en Enginyeria de Materials i enginyer mecànic, especialitzat en selecció, desenvolupament i escalat industrial de materials, productes i processos.

En la xerrada, Carlos parla del potencial de la biomimètica per transformar la indústria, desenvolupar nous materials i optimitzar processos. A través d’exemples i aplicacions reals, explora com les solucions de la natura poden inspirar noves maneres de dissenyar, innovar i cuidar els tèxtils.

Què ens pot ensenyar la natura per afrontar els grans reptes de l’enginyeria i el disseny?

La natura ens pot ensenyar una gran quantitat d’estratègies optimitzades de disseny de productes, processos, sistemes, etc., mitjançant les quals es poden optimitzar diferents aspectes d’un producte o procés, com ara el consum de matèries primeres i d’energia, la sostenibilitat, la funcionalitat del producte o procés, la integració en l’entorn, etc.

Com es tradueix la biomimètica en innovació real? Pots compartir algun exemple d’un material, producte o procés inspirat en la natura?

La biomimètica es tradueix en innovació real a través de dissenys optimitzats —tant pel que fa a la funcionalitat com als consums i també a la sostenibilitat— de productes i processos, o fins i tot d’ecosistemes industrials sencers.

Hi ha multitud d’exemples que s’han citat en molts mitjans al llarg dels darrers anys. Per a mi són especialment interessants, per exemple:

• La utilització de les microtexturitzacions i nanotexturitzacions existents a la pell dels taurons per fer possibles materials en forma de pel·lícula que es poden adherir a les superfícies de vol dels avions i reduir-ne el consum energètic, disminuint la resistència aerodinàmica (drag) del fuselatge dels avions on s’han aplicat aquestes pel·lícules i permetent, per tant, reduccions importants del consum de combustible.
• El disseny de turbines eòliques optimitzades gràcies a l’observació i comprensió dels fenòmens físics, concretament aerodinàmics, que es produeixen a les aletes pectorals de les balenes geperudes.
• Un altre exemple clàssic, de fa ja diverses dècades i que se cita habitualment, és la comprensió dels mecanismes físics que influeixen en l’entrada molt suau i gairebé sense esquitxades del blauet quan es capbussa perpendicularment a l’aigua per pescar. Comprendre els principis físics que fan possible aquest fenomen ha afavorit l’aplicació de dissenys desenvolupats a partir d’aquest coneixement en vehicles com els trens de molt alta velocitat.

En la xerrada del Club d’Innovadors de Girbau LAB, Carlos ens ha presentat diversos exemples en què ha treballat personalment, com el projecte Biomimat, desenvolupat per al centre tecnològic AINIA.

Quin paper pot tenir la biomimètica en la transformació de la indústria?

La biomimètica ja té un paper important en la transformació de la indústria cap al disseny de processos i productes multifuncionals i optimitzats, amb millores clares en diferents aspectes de la sostenibilitat i permetent grans avenços en el rendiment de multitud de productes i processos.

Quan parlem dels materials del futur, cap a on hauríem de mirar?

Hauríem de mirar cap a materials sostenibles fabricats a partir d’un grup reduït de components bàsics, tal com fa la natura. Fins i tot hauríem de mirar cap a materials compostos de molècules orgàniques, com ara proteïnes, sucres i altres.

També és important destacar que, a la natura, els dissenys de materials i estructures aconsegueixen les seves característiques optimitzades gràcies a estructures ordenades en diversos nivells jeràrquics. És a dir, a la natura es produeixen materials l’ordenació dels quals existeix a escala d’àtoms i molècules (nm i μm), també a escala de microestructures o grans (mm) i, finalment, a escala macroscòpica (m).

Què podem aprendre de la natura per imaginar noves maneres de netejar, cuidar i allargar la vida dels tèxtils?

Podem, per exemple, fixar-nos en les estructures d’ordre micro- i nanomètric que existeixen en multitud de fibres vegetals i animals, i que permeten que aquestes fibres presentin propietats específiques d’interacció amb els líquids (superhidrofòbia o superhidrofília), així com propietats de color estructural, etc.

També podem fixar-nos en la manera com la natura neteja i purifica les seves aigües, per exemple, en cursos d’aigua de gran cabal i velocitat, mitjançant la combinació de microorganismes, oxigen actiu i grans quantitats de bombolles.

Pel que fa a la durabilitat i la vida útil dels diferents tèxtils, podem fixar-nos, per exemple, en:

• El tipus de materials que s’utilitzen a la natura per construir fibres estructurals.
• Diferents tipus de teixits de gran resistència a l’abrasió existents a la natura.
• Microestructures i nanoestructures existents a les superfícies de les fibres que les fan fàcils de rentar i que fins i tot poden presentar colors estructurals sense necessitat de pigments o tints.
• Materials utilitzats com a fases intermèdies per aglutinar fibres o teixits.

I si mirem cap al 2050… com creus que rentarem la roba?

Doncs és molt difícil de predir i tampoc no soc un especialista en aquest àmbit, però crec que és probable que avancem cap a una utilització més gran de fibres naturals i moltes menys de sintètiques. D’aquesta manera, no hi hauria aquest alliberament de microfibres al medi ambient i, per tant, no es continuaria agreujant el problema dels microplàstics.

Així mateix, és possible que s’utilitzin pigments i colorants sostenibles, obtinguts a partir de colorants orgànics o bé mitjançant coloració estructural (per microestructures i nanoestructures a les fibres), cosa que eliminaria en gran part l’emissió d’additius tòxics existents actualment en els plàstics, com passa, per exemple, amb les fibres de polièster.

Potser també és possible que s’utilitzi una quantitat molt menor de tensioactius (és a dir, modificadors de la tensió superficial), o bé versions alternatives de base biològica i biodegradables d’aquests compostos en els detergents, i que es trobi una altra manera perquè els detergents siguin capaços d’eliminar les taques difícils.