Izumi inspirirani prirodom

Znanost o biomimetici sada je u ranoj fazi razvoja. biomimikrija u energetici je traženje i posuđivanje raznih ideja iz prirode i njihovo korištenje za rješavanje problema s kojima se čovječanstvo suočava. Originalnost, neobičnost, besprijekorna točnost i ekonomičnost resursa, u kojima priroda rješava svoje probleme, jednostavno ne mogu nego oduševiti i izazvati želju za kopiranjem ovih nevjerojatnih procesa, tvari i struktura u određenoj mjeri. Pojam biomimetika skovao je 1958. godine američki znanstvenik Jack E. Steele. A riječ “bionika” ušla je u opću upotrebu 70-ih godina prošlog stoljeća, kada su se na televiziji pojavile serije “Čovjek od šest milijuna dolara” i “Biotička žena”. Tim McGee upozorava da se biometrija ne smije izravno miješati s bioinspiriranim modeliranjem jer, za razliku od biomimetike, bioinspirirano modeliranje ne naglašava ekonomično korištenje resursa. U nastavku su navedeni primjeri postignuća biomimetike, gdje su te razlike najizraženije. Pri izradi polimernih biomedicinskih materijala korišten je princip rada holoturijske školjke (morskog krastavca). Morski krastavci imaju jedinstvenu osobinu – mogu promijeniti tvrdoću kolagena koji čini vanjsku ovojnicu njihova tijela. Kad morski krastavac osjeti opasnost, opetovano povećava krutost svoje kože, kao da je razderana školjkom. Suprotno tome, ako se treba ugurati u uski otvor, može toliko oslabiti između elemenata svoje kože da se praktički pretvori u tekući žele. Grupa znanstvenika iz Case Western Reserve uspjela je stvoriti materijal na bazi celuloznih vlakana sličnih svojstava: u prisutnosti vode ovaj materijal postaje plastičan, a kada ispari ponovno se skrutne. Znanstvenici vjeruju da je takav materijal najprikladniji za proizvodnju intracerebralnih elektroda, koje se posebno koriste u Parkinsonovoj bolesti. Kada se implantiraju u mozak, elektrode od takvog materijala postat će plastične i neće oštetiti moždano tkivo. Američka tvrtka za pakiranje Ecovative Design stvorila je grupu obnovljivih i biorazgradivih materijala koji se mogu koristiti za toplinsku izolaciju, ambalažu, namještaj i kućišta računala. McGee čak već ima igračku napravljenu od ovog materijala. Za proizvodnju ovih materijala koriste se ljuske riže, heljde i pamuka na kojima se uzgaja gljiva Pleurotus ostreatus (bukovača). Mješavina stanica bukovače i vodikovog peroksida stavlja se u posebne kalupe i drži u mraku kako bi proizvod očvrsnuo pod utjecajem micelija gljiva. Proizvod se potom suši kako bi se zaustavio rast gljivica i spriječile alergije tijekom korištenja proizvoda. Angela Belcher i njezin tim stvorili su novub bateriju koja koristi modificirani virus bakteriofaga M13. Može se vezati za anorganske materijale kao što su zlato i kobaltov oksid. Kao rezultat samosastavljanja virusa mogu se dobiti prilično dugačke nanožice. Bletcherova skupina uspjela je sastaviti mnoge od tih nanožica, što je rezultiralo osnovom vrlo snažne i iznimno kompaktne baterije. Znanstvenici su 2009. godine demonstrirali mogućnost korištenja genetski modificiranog virusa za izradu anode i katode litij-ionske baterije. Australija je razvila najnoviji Biolytix sustav za pročišćavanje otpadnih voda. Ovaj sustav filtriranja može vrlo brzo pretvoriti otpadnu vodu i otpad od hrane u kvalitetnu vodu koja se može koristiti za navodnjavanje. U sustavu Biolytix crvi i organizmi iz tla obavljaju sav posao. Korištenje sustava Biolytix smanjuje potrošnju energije za gotovo 90% i djeluje gotovo 10 puta učinkovitije od konvencionalnih sustava za čišćenje. Mladi australski arhitekt Thomas Herzig vjeruje da postoje ogromne mogućnosti za arhitekturu na napuhavanje. Prema njegovom mišljenju, konstrukcije na napuhavanje mnogo su učinkovitije od tradicionalnih, zbog svoje lakoće i minimalne potrošnje materijala. Razlog leži u činjenici da vlačna sila djeluje samo na fleksibilnu membranu, dok se tlačnoj sili suprotstavlja drugi elastični medij – zrak, koji je prisutan posvuda i potpuno slobodan. Zahvaljujući tom učinku priroda već milijunima godina koristi slične strukture: svako živo biće sastoji se od stanica. Ideja montaže arhitektonskih konstrukcija od pneumoćelijskih modula izrađenih od PVC-a temelji se na principima izgradnje bioloških staničnih struktura. Ćelije, koje je patentirao Thomas Herzog, izuzetno su niske cijene i omogućuju stvaranje gotovo neograničenog broja kombinacija. U ovom slučaju, oštećenje jedne ili čak nekoliko pneumoćelija neće dovesti do uništenja cijele strukture. Princip rada koji koristi Calera Corporation uvelike oponaša stvaranje prirodnog cementa, koji koralji koriste tijekom svog života za ekstrakciju kalcija i magnezija iz morske vode kako bi sintetizirali karbonate na normalnim temperaturama i tlakovima. A u stvaranju Calera cementa ugljični dioksid se najprije pretvara u ugljičnu kiselinu iz koje se zatim dobivaju karbonati. McGee kaže da je ovom metodom za proizvodnju jedne tone cementa potrebno fiksirati približno istu količinu ugljičnog dioksida. Proizvodnja cementa na tradicionalan način dovodi do zagađenja ugljičnim dioksidom, ali ova revolucionarna tehnologija, naprotiv, uzima ugljični dioksid iz okoliša. Američka tvrtka Novomer, koja razvija nove ekološki prihvatljive sintetičke materijale, stvorila je tehnologiju za proizvodnju plastike, gdje se ugljični dioksid i ugljični monoksid koriste kao glavne sirovine. McGee ističe vrijednost ove tehnologije jer je ispuštanje stakleničkih plinova i drugih otrovnih plinova u atmosferu jedan od glavnih problema suvremenog svijeta. U Novomerovoj tehnologiji plastike, novi polimeri i plastika mogu sadržavati do 50% ugljičnog dioksida i ugljičnog monoksida, a proizvodnja tih materijala zahtijeva znatno manje energije. Takva proizvodnja pomoći će vezati značajnu količinu stakleničkih plinova, a sami ovi materijali postaju biorazgradivi. Čim kukac dotakne hvatajući list biljke mesožderke Venerine muholovke, oblik lista se odmah počinje mijenjati, a kukac se nađe u smrtonosnoj zamci. Alfred Crosby i njegovi kolege sa Sveučilišta Amherst (Massachusetts) uspjeli su stvoriti polimerni materijal koji je sposoban na sličan način reagirati i na najmanje promjene tlaka, temperature ili pod utjecajem električne struje. Površina ovog materijala prekrivena je mikroskopskim, zrakom ispunjenim lećama koje mogu vrlo brzo promijeniti svoju zakrivljenost (postati konveksne ili konkavne) s promjenama tlaka, temperature ili pod utjecajem struje. Veličina ovih mikroleća varira od 50 µm do 500 µm. Što su same leće i razmak između njih manji, materijal brže reagira na vanjske promjene. McGee kaže da je ono što ovaj materijal čini posebnim to što je nastao na sjecištu mikro- i nanotehnologije. Dagnje, poput mnogih drugih školjkaša, mogu se čvrsto pričvrstiti na različite površine uz pomoć posebnih, jakih proteinskih filamenata - takozvanih bisusa. Vanjski zaštitni sloj bisalne žlijezde je svestran, izuzetno izdržljiv i istovremeno nevjerojatno elastičan materijal. Profesor organske kemije Herbert Waite sa Sveučilišta u Kaliforniji već je jako dugo istraživao dagnje i uspio je rekreirati materijal čija je struktura vrlo slična materijalu koji proizvode dagnje. McGee kaže da je Herbert Waite otvorio potpuno novo polje istraživanja, te da je njegov rad već pomogao drugoj skupini znanstvenika u stvaranju PureBond tehnologije za tretiranje površina drvenih ploča bez upotrebe formaldehida i drugih visoko toksičnih tvari. Koža morskog psa ima potpuno jedinstveno svojstvo - bakterije se na njoj ne množe, a pritom nije prekrivena nikakvim baktericidnim lubrikantom. Drugim riječima, koža ne ubija bakterije, one jednostavno ne postoje na njoj. Tajna leži u posebnom uzorku koji se sastoji od najsitnijih ljuskica kože morskog psa. Spajajući se jedna s drugom, ove ljuske tvore poseban uzorak u obliku dijamanta. Ovaj uzorak reproduciran je na Sharklet zaštitnoj antibakterijskoj foliji. McGee vjeruje da je primjena ove tehnologije uistinu neograničena. Doista, primjenom takve teksture koja ne dopušta razmnožavanje bakterija na površini predmeta u bolnicama i na javnim mjestima može se riješiti bakterija za 80%. U tom slučaju bakterije nisu uništene, pa stoga ne mogu steći rezistenciju, kao što je slučaj s antibioticima. Tehnologija Sharklet prva je svjetska tehnologija koja sprječava rast bakterija bez upotrebe otrovnih tvari. prema bigpikture.ru