Biomímesis: aprendiendo de la naturaleza, también en la construcción

El ser humano ha vivido siempre en estrecho contacto con la naturaleza y, en la medida de sus posibilidades, la ha tomado como modelo para desarrollar sus ingenios. Todos conocemos al que quizá haya sido el más agudo observador de la historia, Leonardo da Vinci, quien estudió en detalle la anatomía y el vuelo de las aves, realizó numerosas notas y bocetos de sus observaciones y, posteriormente, desarrolló sus conocidas «máquinas voladoras».

En el ámbito de la ingeniería y la construcción también podemos encontrar ejemplos muy conocidos. En el siglo XIX, con el auge del desarrollo industrial y el descubrimiento de nuevos materiales, grandes ingenieros miraron a la naturaleza para realizar sus trabajos. Gustave Eiffel basó el diseño de su torre en la estructura de la cadera y el fémur humano, desplazando el peso de la parte superior hacia los lados y hacia el suelo al igual que hace nuestro propio cuerpo; Joseph Paxton se inspiró en los patrones estructurales de la hoja de un lirio gigante para diseñar sus invernaderos y el gran Palacio de Cristal y Antoni Gaudí no dejó de estudiar las formas de los elementos naturales para optimizar la eficacia de sus estructuras. En el siglo XX, visionarios como Buckminster Fuller o Frei Otto se plantearon continuamente cómo mejorar procesos y estructuras observando las soluciones que ya había inventado la naturaleza.

Esta inquietud no es nueva, está claro. Sin embargo, el desarrollo de las tecnologías actuales nos ha dado la oportunidad de ir un paso más allá y estudiar, con una precisión y detalles nunca imaginados, las soluciones que la naturaleza ha dado a muy diversos problemas a lo largo de casi 4.000 millones de años de evolución.

Objetivos y retos de la biomimética

Ahora más que nunca, disponemos de herramientas que nos permiten analizar, comprender y, sobre todo, aprender. La biomimética hace referencia al proceso de aprendizaje que busca aplicar soluciones procedentes de la naturaleza a muchos problemas humanos. El término fue acuñado por el inventor, ingeniero y biofísico Otto Schmitt en 1950. También se conoce como biomimicry (Janine M. Benyus, 1997), biomimetismo o biomímesis.

La biomímesis abarca estudios de toda índole y se aplica en infinidad de sectores. Entre ellos, la ingeniería, la construcción y la arquitectura. Y es en estos campos donde puede confundirse con corrientes de diseño como la arquitectura biofílica, biomórfica, orgánica o natural. Aproximaciones al mundo natural que se inspiran en el aspecto y la forma de ciertos elementos, o que buscan la armonía entre el hábitat humano y el natural, pero que, en muchos casos, se limitan a una abstracción formal o conceptual de los elementos observados.

La biomímesis, sin embargo, no busca imitar una estética, sino analizar el funcionamiento de un ser vivo para poder aplicarlo a estructuras, mecanismos e, incluso, nuevas tecnologías. Las soluciones finales buscan favorecer la economía circular y ser sostenibles porque, eso sí está claro, la naturaleza optimiza sus recursos, se adapta a condiciones cambiantes o extremas de la manera más eficiente posible y, además, no genera residuos.

Gheckos, mejillones, escarabajos, termitas, arañas, mariposas, hojas de loto, flores tropicales, árboles, gambas, esponjas de mar e incluso el coral han sido objeto de numerosas líneas de estudio durante los últimos años. Y cada vez son más los ejemplos de nuevos materiales y estructuras que han visto la luz a partir de estas investigaciones.

Seda de araña y mariposas morfo azules

Uno de los animales que más fascina a todo tipo de investigadores es la pequeña araña. Su hilo de seda es hasta cuatro veces más resistente que un cable de acero de su mismo grosor y cinco veces más elástico. Las telarañas están optimizadas para repartir las fuerzas a las que están sometidas, atrapar a sus presas y ser tolerantes al daño.

Inspirándose en las arañas, una empresa alemana ha desarrollado un proceso para producir material de seda en bruto, vegano y biodegradable. Esta seda se usa ya en campos como la tecnología médica, la cosmética y la industria textil, y se está estudiando su aplicación en otros sectores como el de la construcción.

Por otro lado, el estudio de cómo los pájaros pueden ver las telas de araña de los bosques ha permitido desarrollar un vidrio con un recubrimiento reflectante ultravioleta (UV). Este resulta casi transparente para los humanos, pero claramente visible para las aves, lo que reduce la cantidad de impactos mortales que se produce cada año.

El comportamiento estructural de las telas de araña ha inspirado también el diseño de paredes de vidrio soportadas por cables, que favorecen la iluminación natural y permiten una amplia exposición visual. El muro de este tipo más grande del mundo se encuentra en la fachada del edificio The New Beijing Poly Plaza.

Otro buen ejemplo es el de una empresa fundada por el premio Nobel Robert Grubbs, que ha creado una pintura que no requiere de pigmentos o tintes químicos y, además, contribuye a reducir drásticamente las cargas de refrigeración en climas cálidos. Está inspirada en las alas de las mariposas morfo azules, que a primera vista tienen un color azul brillante, pero si se miran de cerca se puede ver que son translúcidas. Estas obtienen su color de las ondas de luz azul que se reflejan en la propia nanoestructura de las alas.

Edificios que respiran como esponjas marinas

La Torre Gherkin de Londres, diseñada por Norman Foster, imita la forma y el sistema respiratorio de las esponjas marinas (Hexactinelida Euplectella Aspergillum) y las anémonas de mar. Dispone de un engranaje de ventilación inteligente que proporciona aire de forma eficiente y reduce su consumo de energía. Según las cifras oficiales, el edificio requiere un 50% menos de energía que otras torres de oficinas de dimensiones similares.

Recientemente, un equipo de investigadores de la Escuela John A. Paulson de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard se ha inspirado en otras esponjas, las Euplectella aspergillum. Sus estudios han demostrado que su estructura esquelética, en forma de celosía cuadrada reforzada diagonalmente, tiene una mayor resistencia al pandeo con una relación resistencia-peso más alta que los diseños de celosía tradicionales utilizados durante siglos en la construcción de edificios y puentes.

Los ejemplos no acaban aquí. Otro muy interesante es el edificio Bic House, de Hamburgo. Unos biorreactores de algas fotosintéticas instalados en su fachada permiten controlar la luz y la generación y la conservación de la energía en su interior. En la web del proyecto Ask Nature, del Biomimicry Institute, pueden encontrarse muchos otros.

También hay muchas iniciativas de investigación y estudio. El Biomicry Institute, fundado en 2006 por Janine Benyus, divulga y promueve la ciencia de la biomímesis. Tiene iniciativas tan interesantes como el Biomimicry Global Design Challenge o el Ray of Hope Prize®, con el que ayuda a empresas emergentes del sector a convertirse en negocios viables.

Entran en juego también grupos de investigación como el Massachusetts Institute of Technology (MIT) y destacados arquitectos e ingenieros como Michael Pawlyn o Achim Menges. Estos estudian la infinidad de aplicaciones que la biomímesis tiene en el campo de la arquitectura y la construcción, para repensar todo tipo de edificios y desarrollar soluciones que utilicen los recursos de manera mucho más eficiente.