La naturaleza lleva millones de años desarrollando soluciones para adaptarse, optimizar recursos y responder a su entorno. La biomimética parte de observar estas estrategias y trasladar sus principios a la ingeniería, el diseño y la innovación industrial.
En una nueva sesión del Club de Innovadores de Girbau LAB, contamos con Carlos Sáez Comet, doctor en Polímeros y Biopolímeros, máster en Ingeniería de Materiales e ingeniero mecánico, especializado en selección, desarrollo y escalado industrial de materiales, productos y procesos.
En la charla, Carlos habla del potencial de la biomimética para transformar la industria, desarrollar nuevos materiales y optimizar procesos. A través de ejemplos y aplicaciones reales, explora cómo las soluciones de la naturaleza pueden inspirar nuevas formas de diseñar, innovar y cuidar los textiles.
¿Qué puede enseñarnos la naturaleza para afrontar los grandes retos de la ingeniería y el diseño?
La naturaleza puede enseñarnos una gran cantidad de estrategias optimizadas de diseño de productos, procesos, sistemas, etc….; mediante los cuales se puede conseguir optimizar diferentes aspectos de un producto o proceso tales como el consumo de materias primas y energético, la sostenibilidad, la funcionalidad del producto o proceso, la integración en el entorno…etc.
¿Cómo se traduce la biomimética en innovación real? ¿Puedes compartir algún ejemplo de un material, producto o proceso inspirado en la naturaleza?
La biomimética se traduce en innovación real a través de diseños optimizados – tanto en funcionalidad como en consumos y también en la sostenibilidad de los mismos – de productos y procesos, o incluso ecosistemas industriales enteros.Existen multitud de ejemplos que han sido citados en muchos medios a lo largo de estos últimos años. Para mí son particularmente de interés, por ejemplo:
- la utilización de las micro y nanotexturas existentes en la piel de los tiburones para posibilitar materiales en forma de film que se puedan adherir sobre superficies de vuelo de aviones para reducir su consumo energético al disminuir el drag del fuselaje de los aviones donde se han aplicado estos films y, por lo tanto, permitir reducciones de consumo de combustible importantes.
- El diseño de turbinas eólicas optimizadas gracias a la observación y comprensión de los fenómenos físicos, concretamente aerodinámicos, que suceden en las aletas pectorales de las ballenas jorobadas:
- Otro ejemplo clásico de hace ya varias décadas y que se cita habitualmente es la comprensión de los mecanismos físicos que influyen en la entrada de forma muy suave y sin apenas salpicaduras del pájaro martín pescador cuando se zambulle de forma perpendicular en el agua para pescar. Comprender los principios físicos mediante los cuales se produce este fenómeno ha favorecido la aplicación de diseños desarrollados a partir de esta comprensión en el diseño de vehículos tales como trenes de muy alta velocidad:
En la charla del Club de Innovadores de Girbau LAB, Carlos nos ha presentado diversos ejemplos en los que ha trabajado personalmente, como el proyecto Biomimat, desarrollado para el centro tecnológico AINIA.
¿Qué papel puede tener la biomimética en la transformación de la industria?
La biomimética está ya jugando un papel importante en la transformación de la industria hacia diseño de procesos y productos multifuncionales y optimizados, con claras mejoras en diferentes aspectos de la sostenibilidad y permitiendo grandes avances en el rendimiento de multitud de productos y procesos.
Cuando hablamos de los materiales del futuro, ¿hacia dónde deberíamos mirar?
Deberíamos mirar hacia materiales sostenibles fabricados a partir de un grupo reducido de componentes base, tal y como hace la naturaleza. Incluso deberíamos mirar hacia materiales compuestos de moléculas orgánicas, tales como proteínas, azúcares, y otros.
Es importante resaltar también que, en la naturaleza, los diseños de materiales y estructuras consiguen sus características optimizadas a través de poseer estructuras ordenadas en varios niveles jerárquicos. Es decir, en la naturaleza se producen materiales cuya ordenación existe al nivel de átomos y moléculas (nm y μm), también al nivel de microestructuras o granos (mm) y, finalmente, también al nivel macroscópico (m).
¿Qué podemos aprender de la naturaleza para imaginar nuevas formas de limpiar, cuidar y alargar la vida de los textiles?
Podemos, por ejemplo, fijarnos en las estructuras de orden micro- y nanométrico que existen en multitud de fibras vegetales y animales, y que permiten que dichas fibras presenten propiedades específicas de reacción con los líquidos (superhidrofobia o superhidrofilia), así como propiedades de color estructural, etc.
Podemos también fijarnos en la forma en la que la naturaleza limpia y purifica sus aguas, por ejemplo, en cursos de agua de gran caudal y velocidad, mediante la combinación de microorganismos, oxígeno activo y grandes cantidades de burbujas.
En cuanto a la durabilidad y la vida útil de los diferentes textiles, podemos fijarnos, por ejemplo, en:
- el tipo de materiales que se utilizan en la naturaleza para construir fibras estructurales
- diferentes tipos de tejidos de gran resistencia a la abrasión existentes en la naturaleza
- Micro y nanoestructuras existentes en superficies de fibras que las hacen fáciles de lavar y que incluso pueden presentar colores estructurales sin la necesidad de pigmentos o tintes
- materiales utilizados como fases intermedias para aglutinar fibras o tejidos
Y si miramos hacia 2050… ¿cómo crees que lavaremos la ropa?
Pues es muy difícil de predecir y tampoco soy un especialista en el ámbito, pero creo que es probable que vayamos hacia una mayor utilización de fibras naturales y muchas menos sintéticas. De tal forma que no exista tal liberación de microfibras al medio ambiente y, por tanto, no se siga empeorando el problema de los microplásticos.
Asimismo, es posible que se utilicen pigmentos y colorantes sostenibles, bien obtenidos a partir de colorantes orgánicos o bien obtenidos mediante coloración estructural (por micro y nanoestructuras en las fibras), lo cual eliminaría en gran parte la emisión de aditivos tóxicos existentes en los plásticos actualmente, como, por ejemplo, pasan las fibras de poliéster.
Quizás es posible que se utilice también mucha menor cantidad de tensioactivos (es decir, modificadores de la tensión superficial) o el uso de versiones alternativas biobasadas y biodegradables de los mismos en los detergentes y se encuentre otra manera de que los detergentes sean capaces de eliminar manchas difíciles.
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