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Biomimesis y Arte

DANAUS DOUBLE HELIX

Danaus doble_helix de Rafael Araujo

Sin duda alguna Leonardo da Vinci, sería hoy el gran practicante de la biomimesis. Su mirada profunda hacia la observación de la Naturaleza con sus formas, los procesos y su potencial aplicabilidad para el beneficio humano le posionarían ya en un puesto de liderazgo. La profunda admiración y respeto hacia la Vida, lecciones aprendidas de los propios sistemas vivos, le empujarían de modo natural definitivo hacia la sostenibilidad y la regeneración. Leonardo señaló que fuera de la Naturaleza no hay nada y otras búsquedas son vanas… y que la perfección y elegancia alcanzada por ella la convierte en un modelo aspiracional para el ser humano imperfecto por definición…. La Naturaleza siempre marcó sus pasos. Pero esta admiración data de mucho antes. En las cuevas de Lascaux o de Altamira, quizás yacen los registros conocidos mas antiguos con casi 40.000 años, cuando el hombre primitivo, artistas ya, eran capaces de dotar a sus manifestaciones de una fuerza chamán, que nos reconectaba con nuestros ancestros. No ha habido en la historia del arte, artista menor o genial que en algún momento de su evolución no haya encontrado inspiración de lo  natural.  Desde las geniales muestras en la tumba de Knumotep, Miguel Angel, Rafael, Massacio, Durero o Pisanello por citas unos pocos… dan muestra de ello. Todos ellos y muchos otros mas, con su obra, reconfortan nuestro espíritu, haciéndonos mas libres.

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Rinoceronte rupestre de Lacaux (40.000 años a.C. aproximado)

La biomimesis es una disciplina en pro del  arte mas allá de la inspiración en si misma, pues hemos de re-aprender a mirar, a contemplar el detalle y la observación del mundo vivo nos re-conduce. No podemos re-conectar desde un ordenador, que sin duda es muy útil, pero hemos de salir fuera, andar sobre un parque o una playa (descalzo mejor) y observar directamente lo que allí ocurre. Aislado de lo tecnológico, con tiempo, curiosos, disfrutando y con la humildad que como seres jóvenes en la historia de la evolución, somos.

Estos días en Madrid, he tenido la enorme suerte, por la coincidencia en la ciudad donde vivo y por la enorme admiración que tengo de su trabajo, de conocer al maestro Rafael Araujo que hoy os presento a algunos.

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Rafael Araujo en su estudio con una de sus últimas obras (foto M.Quirós)

Rafael fue portada (abajo imagen con el enlace) y entrevistado en el número 9 (muy recomendable la visita) de la galardonada ZQJ, donde colaboro, mostrando parte de su magna y fabulosa obra original. El trabajo de Rafael es único. La magia de sus trazados, lo elaboradísimo de sus trayectorias, la conjugación con el número áureo tan alineado con la biomimesis y sus secretos desvelados, la belleza de su obra lo posicionan en una exclusiva rareza hoy. La obra de Rafael desarrolla imaginariamente las trayectorias en 3D del vuelo de mariposas donde somos capaces de visualizar las líneas imaginarias en el espacio que ocupan o las perspectivas geométricas de una caracola cuya estructura se basa en cálculos áureos que el propio molusco posee de modo integrado en su genoma. El cálculo le soluciona como una triple hélice cónica del vuelo de los lepidópteros en torno a un eje, un reto de diseño y composición complejos. Podría decir que su camino es la sofisticación de su mano en acción. Como un rito en la ceremonia del descifrar los misterios de lo vivo. También se adentra en otros modelos mas relacionados con su formación de arquitecto. Todo ello a mano, sin asistencia de ordenador, con lápiz y escuadras sobre lienzo preparado para su abordaje. Su oficio dentro del marco proporcionado por la geometría polar le ayuda junto con los cálculos de algunas formulaciones logarítmicas. Todo un proceso largo, metódico y laborioso lleno de pasión y obsesión tan importantes en el método artístico. Su aproximación es simplemente colosal.

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algunos cálculos algorítmicos en caracolas de Rafael Araujo 

Rafael ha conseguido durante estos días otro colosal mérito. Mediante el método de crowfunding quiso recaudar fondos para darnos acceso a sus dibujos y ponerlos en mano (nunca mejor dicho) del gran público mediante un libro para colorear. Pidió 30.000$ y ha llegado casi al 500.000$ !! que le va a catapultar a otros escenarios. Haz click en la imagen.1

Fruto del encuentro personal que hemos tenido este artista venezolano, internacional durante estos días en Madrid, vamos también a tratar de conjugar algunas acciones y una de ellas es lograr una posible exposición aquí en la capital, donde polinizar su magna y especial obra en otros escenarios para ser visualizado por otros amantes no solo de los números áureos sino del natural para que su trabajo permanezca y pueda llenarnos el espíritu tan falto hoy de contenidos y tan necesitado de ellos. Que la Naturaleza nos ayude!. 

Podéis acceder a un par de videos (2 y 1 min.) donde se contemplar la evolución de 2 de sus piezas…

Aquí podéis contemplar algunas obras mas…y os aseguro que en vivo son aún mas espectaculares!. Disfrutar del fin de semana…

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Como Funciona la Vida

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Una de las bases fundamentales ocultas de la biomimesis aplicada a productos o servicios es proporcionar un impacto positivo en los entornos mas cercanos y viceversa, es decir que producto y entorno puedan trabajar conjuntamente para incrementar la calidad de sus funcionamientos combinados. De la misma manera que un roble es parte de un ecosistema mayor, con flujos de materiales y energía, donde cada organismo tiene una función para el mantenimiento del resto de otras vidas. El objetivo de los que la escuela norteamericana denomina Los Principios de la Vida (post nov 2013), o los elementos de Cradle to Cradle (post nov.2014) o como yo prefiero nombrar, Como Funciona la Vida (CFV).

No existe una configuración definitiva de estos patrones o estrategias que se repiten en un buen número de especies y ecosistemas. Lo que es interesante es que la “lista” está abierta e incompleta pero a medida que ampliamos el conocimiento de la biología y aplicamos las analogías de su funcionamiento hacia el diseño humano, nos abre la mente a que otro mundo es posible. También nos ayuda a maravillarnos del funcionamiento de las especies por muy “insignificantes ” que nos parezcan y de paso re-conectar con la naturaleza.

El objetivo final es la transformación progresiva hacia el desarrollo de un sistema interdependiente de productos y el entorno donde las empresas emplean los recursos locales disponibles en flujos de energía renovable bajo una constante mejora de la calidad de los elementos integrantes del sistema. Por tanto al igual que un bosque, el sistema llega a ser resiliente, adaptable, auto-mejorable y auto-suficiente.

 

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Esquema gráfico donde se visualizan algunos elementos de CFV en azul (autor M.Quirós)

El autor Bill Reed afirma que a la hora de resolver un problema lo aislamos. Hoy, los desafíos son muy reales y muy complejos y no podemos seguir esta formula de aislamiento. El diseño regenerativo rompe nuestro hábito de simplificar el mundo y trabajar duro desde la complejidad de los sistemas vivos diseñando enfoques elegantes que honren y aprecien tal complejidad. Esto nos obliga a crecer más allá de lo que jamás pensamos que éramos capaces de hacer.

Efectivamente la sostenibilidad parece no ser un objetivo suficiente, aunque en estos momentos debamos seguir apostando por ella si bien el avance es lento. Plantear a priori un diseño regenerativo se antoja una tarea aspiracional, pero al menos ya está enfocada. Aquí es donde la biomimesis se encuadra, pues aprendemos del sistema, nos integramos en él produciendo condiciones favorables para la vida.

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Esquema de Bill Reed sobre la Regenésis (traducido por M.Quirós) 

Veamos al menos uno de esos principios de CFV mencionados al comienzo del post: la naturaleza optimiza y no maximiza. Optimizar significa alcanzar algo justo en una adecuada cantidad, un valor entre demasiado y muy poco. Demasiado azúcar o muy poco en sangre puede matar; necesitamos calcio, hierro, … en un rango optimo, pero demasiado puede ser tóxico. Este papel se entiende muy bien en lo referente a vitaminas, minerales y otros nutrientes pero es igualmente válido para comportamientos como el ejercicio o el sueño así como el empleo de materiales y energía. En biología sabemos que el polen en numerosas flores es empleado por numerosas especies que van desde insectos, pasando por aves y mamíferos. Es un recurso vital para sus usuarios así como para la capacidad de dispersión de la planta. El polen no se agota, a pesar de ser multi-empleado. Su uso es gestionado para ser óptimo para todos y no maximizado, pues podría ocasionar problemas de subsistencia para otros usuarios del sistema, nosotros incluidos. Además la polinización cruzada permite la extensión y colonización de las propias plantas, generándose futuros nuevos ecosistemas, regenerando la vida. Fácil, pero ¿como aplicarlo en nuestro sistema?. La sostenibilidad es a menudo compleja y las analogías y su biologización no bien entendidas. Sabemos que el transporte del futuro pasa irremediablemente por un cambio radical del diseño actual, modelo que no solo maximiza los recursos para la propia fabricación de los que el transporte requiere, sino sobre todo para la etapa de uso que agota ingentes recursos fósiles generando daños ambientales irreversibles. En algunas grandes ciudades aparecen nuevos sistemas de transporte en los que el cliente demanda no ya la propiedad del producto, el coche en este caso, sino el servicio que este representa. No está interesado en poseer el coche, ser su dueño sino que emplea diversos servicios como Car2Go, Bluemove, Respiro, Buzzcar, etc a precios asequibles. Esto supondrá una importante desmaterialización del bienestar que sin duda optimizará los recursos. En este emergente modelo, un solo vehículo puede sustituir a mas de 20 propietarios potenciales que comparten, al igual que los polinizadores, el mismo recurso optimizado. La consiguiente disminución de recursos necesarios para la fabricación supone un importante ahorro en las emisiones de GEI para la totalidad de la biosfera. El coche ya no nos representa. Mucho queda aún mientras las cargas de estos vehículos eléctricos sigan dependiendo del petróleo o de energías lejanas; o la batería de litio cuyo fin de vida no está resuelto.  No es una medida regenerativa pero sin duda supone una transición hacia ella.

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Comparativa entre estrategias biológica y de diseño en optimizar en vez de maximizar (imágenes de HOK y Bluemove/Buzz car webs)

La Universidad Técnica de Delft (TU Delft) una de las mas prestigiosas de Europa pone a tu disposición una interesante publicación gratuita online del 2015 donde con tiempo, dedicación y esfuerzo, avanzar a entender y aplicar la regeneración en lo que ellos denominan principios NID (nature inspired design) en tus diseños. Un regalo para terminar, para los que como yo, no hemos tenido vacaciones de Semana Santa….

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Estrategias invernales

 

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Reserva Natural de Grollegrund, Suecia (foto del autor M.Quirós)

El invierno que no hemos tenido al menos en el sur de Europa es real. El cambio climático rompe los ciclos que llevan millones de años proporcionando la previsión dinámica a las estaciones. Estos últimos meses han ocurrido riadas, sequías y olas en el litoral norte peninsular de mas de 9 m ocasionando numerosas catástrofes incluyendo la perdida de vidas humanas. A la espera de los últimos registros, es mas que probable que febrero del 2016 sea el mas caluroso y seco de las últimas décadas. A pesar de la ausencia del invierno, hoy homenajeo a las estrategias naturales relativas al mantenimiento del calor (energía) en las duras condiciones externas.

Ya sea en nuestros hogares o en donde trabajamos, el mantenimiento del frío fuera de nuestros espacios es algo que se agradece. Los organismos salvajes, al caer las temperaturas por debajo de cero, mantener el calor puede llegar a ser una cuestión de vida o muerte. En todo el planeta el mantenimiento óptimo de esta temperatura en los edificios no es solo ya una cuestión económica sino también de salud planetaria. El 52% de los humanos vivimos en ciudades y llegaremos al 70% en las próximas décadas. Desde las urbes lideramos las emisiones de gases efecto invernadero (GEI) a la par que una demanda enorme de combustibles fósiles. ¿Qué podemos aprender de la naturaleza para mantenernos calientes de manera más eficiente? El coste energético en la Naturaleza es elevado también pero plantas y animales diseñan multitud de estrategias para regular la temperatura y mantenerse calientes gracias a la piel o las plumas, a estructuras vasculares, la orientación del grupo y muchas otras más. La emulación de estas estrategias en los diseños humanos podría ayudar a encontrar nuevas maneras de mantener calientes y confortables nuestros espacios mientras también conservamos energía sin calentar el planeta. Veamos 3 de estas estrategias.

 

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Esquema de la ocupación, demanda de recursos, emisión de gases EI y consumo energético de las ciudades hoy (M.Quirós)

El murciélago cola de ratón (Tadarida brasiliensis) alterna condiciones de temperaturas extremas mientras permanece en cuevas o volando a grandes alturas para alimentarse. Si tienes apenas 15 g de peso esto supone un problema. El uso de cámaras infrarrojas térmicas, permitió la identificación de puntos calientes a lo largo de los flancos de su cuerpo ausentes por ejemplo en otras especies como Myotis velifer de hábitos diferentes La hipótesis se basa en posibles adaptaciones para la migración, particularmente en la vascularización que gracias a lo observado por transiluminación de las arterias y las venas perpendiculares al cuerpo en la región proximal alar. Estos “radiadores” ayudan a mantener el equilibrio de calor gracias a la ventana térmica con sangre caliente que disipa energía mientras vuelan en condiciones de calor, pero pudiendo desviar el circuito venoso a a cierta distancia durante el vuelo en el aire más frío a gran altura. Analizando el fluido térmico vascular en otras 122 especies de 15 familias de quirópteros aparecieron sólo en especies de la familia aquí descrita. Las potenciales ideas de aplicación podrían ser en la creación de “puntos calientes vascularizados” en edificios, ordenadores, ropa, sacos de dormir, etc. Brillante para tan minúsculo organismo.

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Tadarida brasiliensis; vascularización e imágenes de infrarojo de los “radiadores” y la Tª alcanzada (autor: Jonathan Reichard).

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Transferencia gradual de temperatura del quiróptero según eleva su vuelo.

El multivariado tamaño y forma del pico de las aves no para de sorprendernos. Ya vimos su influencia en el diseño de los trenes de alta velocidad (post enero 2014) o en la protección con los carpinteros (post dic 2013) pero hay mas. Mucho mas. Ya sabemos a través de un estudio, que los picos más grandes tienden a ser encontrados en ambientes calurosos, mientras que las aves en hábitats más fríos han evolucionado picos más pequeños. La investigación además valida una teoría ecológica de 133 años de edad, llamada regla de Allen, que predice que los apéndices endotérmicos de origen animal como las extremidades, orejas y colas son más pequeños en climas fríos con el fin de reducir al mínimo la pérdida de calor. Estudiadas mas de 200 aves de diversos hábitats y morfologías se vio de modo significativo una correlación entre la longitud del pico y la latitud y la temperatura ambiental. Las especies en climas más fríos mostraban tamaños significativamente más cortos. El tucán toco tiene la capacidad de regular la distribución del calor modificando el flujo de sangre, a modo de un radiador térmico transitorio. Los resultados indican que el pico del tucán es, en relación a su tamaño, una de las mayores ventanas térmicas en el reino animal, rivalizando con las orejas de elefante en su capacidad para irradiar el calor del cuerpo.

billsel tamaño del pico indica el hábitat : mas pequeño = + frio; mayor = + calor

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video de 20 sg de termorregulación del tucán

Finalmente no podemos olvidar al gran maestro en la conservación de la energía, Ursus maritimus, el oso polar, el mayor de los depredadores terrestres con mas de 3 m. de longitud y 800 kilos (algunos ejemplares con 1 tonelada). Sus 37ºC corporales pueden soportar los -50ºC con lo que la retención de calor es vital. Para ello desarrolla numerosos diseños aunque hoy solo veremos el externo. El pelaje de los osos es muy denso, con pelos claros que no blancos con varias longitudes que dispersan la luz, creando un efecto albedo elevado. Cada tallo de pelo es por tanto libre de pigmentos y transparente con un núcleo hueco que dispersa y refleja la luz visible, al igual que sucede con el hielo o la nieve. Se les ven más blancos cuando están limpios y bajo un gran ángulo de la luz solar, especialmente justo después del período de muda (primavera-fin del verano). El color amarillo que a veces se observa procede de los aceites acumulados en su dieta de focas. El denso pelaje basal absorbe y trasmite la luz solar al cuerpo. La piel es oscura y bajo la primera capa otra de 12 cm de grosor absorbe los rayos del sol aumentando la temperatura corporal. Estos colosos permanecen invisibles a las frecuencias del infrarrojo pues están tan bien aislados que su superficie está a la misma temperatura que la nieve. Se detectan pues con luz UV.

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características de la cubierta externa del oso polar (modificado de R.S.Publsh.)

Aunque no es del todo cierto: la emisividad del pelaje en el infrarrojo es también casi igual a la de la nieve por lo que podría ayudar a aislar a los osos mediante la reducción del calor que irradian. (Biomimicry Guild). Por supuesto su elevada ingesta de grasa ayuda en este multifuncional diseño. Algunas de estas características podrían aplicarse a aislamientos altamente eficaces para condiciones de frío extremo; ropa de camuflaje para evitar la detección por infrarrojos; material de ropa de ski y deportes extremos de nieve y supervivencia o para calentadores de agua solares más eficientes. Queda mucho aún para su emulación pero vamos avanzando en el conocimiento.

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pintura del autor(manuelquiros.com); microfotografía del corte transversal de un cabello de oso polar de 0,1 mm de diámetro; pelos de oso polar de 2,5-15 cm (fotos Bill May)

 

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Economía Circular

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La basura es un concepto creado por la humanidad pues somos la única especie planetaria que la produce. El actual sistema basado en la linearidad de sus procesos no puede prologarse. Millones de toneladas de productos tóxicos circulan a diario por tierra, mar, aire y en nuestra propia sangre, giga-cantidades de energía empleadas,  millones de toneladas de valiosos recursos se entierran o incineran en los basureros y millones de personas son explotadas para todos estos procesos. Pero además la mezcla de materiales técnicos y orgánicos hacen imposible la conversión hacia un modelo no lineal y volvemos a empezar. Todo esto resulta ilógico, e ineficaz e injusto nos conduce a la extinción como especie. No tenemos otra opción que ajustarnos a las Leyes naturales como seres orgánicos que somos y emplear aquel que ya funciona y es además sostenible. Solo falta que veamos lo obsoleto del actual e implementemos el nuevo. Hablamos de economía circular.

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modelo de economía circular en la Naturaleza

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modelo de economía lineal -según Ellen MacArthur Foundation-

 Estas sabias palabras son las que recientemente ha comentado el gran visionario Dr Michael Braunghart que ha visitado Madrid aprovechando la feria Empack. A pesar de que su discurso lleva más de 20 años desde que se juntara con William McDonough para crear el Cradle to Cradle que empuñara Walter Stahel, en la sala apenas 15 personas, escuchábamos atentamente sus sabias palabras…. Este hombre pasara a la Historia del Diseño y la de la próxima revolución industrial. En otros países llena salas de conferencias y su agenda (y su cache!) es relevante. Aquí en cambio solo llenamos campos de fútbol incluso en segunda. Así nos va.

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Dr. M Braungart con V.de Pereda de ToDo design y el autor del blog.

Resulta esperanzador que grandes empresas ya empleen y certifiquen sus productos C2C demostrando que esta filosofía no es solo para publicar libros.

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algunos de los productos certificados C2C

Algunos ejemplos ya han sido tratados en este blog (post) y otros emergen desde hace algún tiempo como el brillante Ecovative que ya produce productos variados con restos vegetales empleándo como “pegamento”el micelio fungico, o el wikicell bioinspirado, y otros en el textil (artículo) o la local, eco-papel de la universidad de Córdoba que envasa sin celulosa de árboles … Recientemente incluso en la impresión 3D con biopolimeros procedentes de la patata, como el solanyl prometen revolucionar esta emergente manera de producir.

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el biopolimero de 3D print y productos de ecovative de micelio (top de izda a dcha); algunos de los productos de ecopapel (en medio) y comida sin envase

La fundación Ellen MacArthur muy activa en la economía circular, en su reciente primera edición de su fabuloso dif festival (disruptive innovation festival) declara a voces que la economía esta cambiando y por tanto debemos preguntarnos: ¿que necesitamos saber, experimentar y hacer?. Para contestar a estas y otras preguntas, reunió durante 4 semanas en una ingeniosa plataforma de eventos online-cara a cara, a líderes, emprendedores, empresarios, aprendices, hacedores, pensadores… para catalizar el cambio que hemos de acometer al sistema, para desarrollar y dar a conocer un nuevo y emergente modelo económico. Los que hemos participado, hemos tenido la oportunidad de atender y explorar la nueva economía bajo diferentes prismas rompedores y de enorme calado y futuro. El modelo lineal “extraigo-fabrico-elimimo” (take-make-waste) puede ser sustituido por uno más próspero, regenerativo y circular. El pensamiento sistemico, el internet de las cosas, nuevos materiales y energías, ecodiseño e innovación, información y conocimiento, consumo colaborativo, biomimesis y muchos más han sido expuestos con rigor como una realidad imparable. Personalidades de la altura de Jeremy Rifkin, J.Benyus, W.McDonough, K.Robinson … y otros muchos han participado en esta transición tranquila. No te lo puedes perder.

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mapa de la economía circular –Ellen MacArthur Foundation-

Este minivideo os ayudará a entender los porques de los cambios que necesitamos.

MIDWAY a Message from the Gyre : a short film by Chris Jordan from Midway on Vimeo.

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¿Puede un flamenco ahorrarnos costes energéticos?

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El futuro modelo energético se vislumbra diferente al actual en el que parece lógico que un conjunto de energías diferentes satisfagan la creciente demanda relevando al petróleo que año tras año muestra síntomas de decrecimiento en su extracción. La energía procedente de los océanos es ya una realidad pero que la tecnología actual no ha mostrado un extensivo interés hasta la fecha. Existen algunas excepciones y otras aproximaciones bioinspiradas con ejemplos empresariales brillantes como Biowave o Pax, solo por citar un par. A estos se añaden todo un sinfín de prototipos e ideas aún en fase exploratoria. La energía de las olas del mar podría proporcionar el 107% de la necesaria en España y más del 50% de toda la de Europa según datos independientes realizados para Greenpeace. Ademas cerca del 37% de la población mundial vive a menos de 90 km de la costa con lo que desde el punto de vista comercial tendría tambien sentido además de considerar los riesgos que estás poblaciones van a tener en relación con el cambio climatico.

Esto es lo que debió pensar Rafael Aparicio y su amplio equipo colaborador, entre los que me incluyo, cuando desde su Valencia natal un día sintió curiosidad sobre la peculiar manera de alimentarse, la forma del pico y su funcionalidad del Phoenicopterus ruber, el flamenco rojo, en cuyo pico invirtió mas de 600 resonancias magnéticas para poder entender mejor su complejo funcionamiento. El abordaje biomimetico requiere según palabras de la mismísima J.Benyus de estudios que nos muestren el camino de cómo funcionan los mecanismos biológicos para su aplicabilidad en el campo humano. Una de las características del pico de este ave es que lo emplea como una bomba que mueve grandes volúmenes de agua para alimentarse, desarrollando un impulso bidireccional del agua en sentidos opuestos mediante un único movimiento. Tomografías axiales computerizadas muestran tal función (Digimorph de Texas University) aunque sin poder ver lo que ocurre cuando el agua fluye dentro del pico, aspecto fundamental para su completa comprensión.
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Los flamencos se alimentan cabeza abajo y mediante un rápido balanceo, permiten que el flujo del agua pase a través del pico donde el agua es bombeada mediante un complejo proceso en el que se ven involucrados ademàs, la gruesa lengua, el paladar, surcos y laminillas que convierten el flujo turbulento a uno laminar. Este comportamiento y morfología es más propio de ballenas o mejillones pero como hemos visto en otros casos, un mismo mecanismo eficiente coevoluciona y se adecua a diferentes organismos según sea su hábitat. El pico mostró por su diseño y funcionamiento ser un verdadero tratado de hidrodinámica.

bill Dibujo de la anatomía de la cabeza del flamenco en posición alimentaria filtradora de Penelope M. Jenkin -Department of Zoology, Bristol University-

A priori, los estudios nos presentaban una eficiente bomba natural que podría tener una bonita analogía en un eficiente rotor. Todos estos análisis abrieron las puertas a posibles futuros diseños más allá de la propia turbina. El funcionamiento de la turbina a priori parece ahorrar céntimos de euro en comparación con la producción actual hecho que promete interés no solo para productor-consumidor sino también en la base de su nula huella de carbono en la generación energética al basarse en el constante movimiento mareomotriz donde además no hay zonas valle como ocurre en la solar.

Este trabajo tiene aplicaciones potenciales en múltiples sectores de movimiento de fluidos, no en vano empresas como Repsol o Sacyr han mostrando interés y el estudio ha recibido varios galardones nacionales (premio Dominguis; innovación Tecnológica Sacyr 2013; Fundacion Biodiversidad del Ministerio de Medio Ambiente español) y recientemente ha sido finalista de la convocatoria Climate-KIC de la UE entre mas de 50 proyectos presentados.

3dImagen de la turbina bioinspirada impresa en 3D (Fabber Lab)

Los resultados preliminares han sido aceptados para publicacion en el próximo Congreso Nacional de Medio Ambiente 2014 CONAMA y aunque falta mucho aun por hacer, la curiosidad de Rafael muestra el camino de como la Naturaleza nos enseña tecnologías aun inexploradas en pro de una producción de energía cercana, limpia, económica e infinita. Los estudios preliminares muestran una mas que interesante viabilidad comercial. Ahora falta que inversores “salgan de la caja” y confíen en el modelo propuesto bioinspirado, completen la parte que hace mas de 4 años se empezó y difundan como un flamenco puede hacernos ahorrar en nuestra factura eléctrica. Mola!.

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La Nueva Ciudad Dulce

naturebeeTenemos la ciudad y el campo, lo urbano y lo rural. Desde hace ya algunos años, más de la mitad del planeta vivimos en ciudades y parece que llegaremos al 80% a mitad de siglo. El planeta está tan influido por las ciudades que entramos en una nueva era geológica denominada Antropoceno, dominada por los cambios producidos por la actividad humana a escala planetaria y por ello la llamamos la Era de la Ciudad.

Las nuevas ciudades no pueden contentarse con la mera existencia de parques con bellos árboles, rosaledas y hierba donde tumbarse. La relación con la naturaleza debe ser mas profunda, compleja y convertirse en un verdadero nuevo ecosistema. Sabemos sobradamente que la ciudad depende en gran medida de la naturaleza, los flujos del agua, aire limpio y suelo y sus recursos, pero que estos son también influidos por las ciudades. En las aves sabemos que algunas especies cantan de modo diferente en el bosque que en la ciudad. Pero también los lugares remotos son influidos por la urbe, de donde proceden las enormes cantidades de energía y recursos que demandamos a diario.

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Bullit Center

La ciudad que funciona como la naturaleza se la denomina biomimetica. Y sonara idílico pero ya hay un interesante edifico, el Bullit Center de Seattle, en Washinton EEUU, donde los diseñadores y arquitectos se han inspirado en el funcionamiento (no en la forma) energético de un bosque o en su gestión del agua. El edificio se limita pasivamente a emplear lo disponible y devolver al medio lo que no requiere. Mas de 360 materiales tóxicos comunes en la construcción, no fueron empleados; casi 600 paneles solares (230.000 kW/h) proporcionan los requerimientos de todo un año, el agua de lluvia se emplea en las duchas o para beber tras filtración UV y el 100% de la madera empleada es certificada (FSC). Los más de 50.000 metros cuadrados funcionan como un verdadero ecosistema proporcionando servicios ecológicos, una huella positiva en lo que ya conocemos como urbanismo biofílico.

Desde una perspectiva más humilde pero ambiciosa a la vez, la iniciativa (Miel de Barrio) (post) pretende el desarrollo de la apicultura urbana imitando lo que desde hace décadas sucede en numerosas ciudades del mundo. Estas metropolis (París, Londres, New York y un centenar mas) son bien conocedoras de la vital importancia de la polinización melifera para nuestra propia seguridad alimentaria, sin duda también del lamentable declive de la especie y seguro de la necesidad de un modelo urbano sostenible.

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En el siglo XIX París ya legislaba sobre la materia y un apicultor de guerrilla posicionó sus colmenas sobre la Ópera Garnier, reivindicando una ciudad dulce. En otro lado del planeta, jóvenes norte-americanos polinizaban los árboles de los jardines de su ciudad convenciendo a su alcalde a permitir la apicultura en los tejados y con toda una comunidad que crece y crece… Desde 1985 los ayuntamientos madrileños tienen la potestad de permitir la instalación de colmenas en los cascos urbanos (Decreto 35/1985, 8 mayo), pero lo prohiben. Lo simpatico es que desde la sede municipal del Media Lab Prado de Madrid, en cambio se permite el desarrollo de un sano activismo en pro de la actividad prohibida, como yo mismo he comprobado.

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momentos del taller sobre apicultura urbana en Madrid

Desde siempre ha habido distinciones entre lo urbano y lo rural, pero a medida que la civilización avanza y se hace resiliente, tenemos que ir más allá de esas viejas distinciones. En la Era del Antropoceno tenemos que convertirnos en una verdadera especie proplanetaria. Y con los nuevos edificios cambiar la totalidad del planeta. Una vez alcanzada esa escala, las diferencias entre lo natural y lo que no lo es pasara a la historia… Necesitamos una perspectiva más sostenible con miras señar en el mundo a 100, 500 ó 1000 años. No olvides que son escalas humanas y de generaciones de familias. Si los edificios de las ciudades afectan al planeta entero, es hora de empezar a acturar como un planeta y pensar como Naturaleza y ciudad pueden evolucionar juntas como un todo.

Los políticos pueden aprender 6 lecciones que las abejas nos enseñan en el mundo de la gestión (si pueden entender el inglés más allá del relaxing cup of café con leche…) pues la Naturaleza es mas que un lugar donde escapar de nuestro estrés profesional, representando una fuente de sabiduría profunda que puede mejorar nuestras vidas y las tomas de decisiones (Forbes).

Si quereis una ciudad donde podamos libremente criar y cultivar nuestra propia miel, apoya este documento…y polinicemos colaborativamente como nos enseñan las fabulosas abejas.

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Magia en los dedos del gecko

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Hay cerca de 3.800 especies de lagartos en la Tierra, algunas pequeñas de escasos milímetros hasta el Varano de Komodo de mas de 3 metros. En la prehistoria algunos superaron los 20 metros y su extinción permitió el paso a los mamíferos y con ello a los humanos… Hace millones de años cuando los predadores terrestres ejercieron su presión selectiva sobre las presas, unos pocos organismos lograron escapar abriendo nuevos nichos donde prosperar. Entre ellos aún nos acompañan los geckos, las arañas o los coleopteros que desarrollaron habilidades y mecanismos extraordinarios sobre la adherencia en multitud de superficies. Hoy vamos a ver tan solo 1 de ellos…

Los geckos y otros reptiles como las salamanquesas por ejemplo, pueden permanecer sin esfuerzo alguno aparente sobre rocas lisas o bajo las ramas de cualquier árbol, moviéndose una y otra vez sin pérdida alguna de adherencia. Además sus dedos permaneces limpios sin restos de adhesivos o de partículas. Como es posible?. Hace más de 2.000 años, Aristóteles comentó la habilidad de los geckos en su capacidad de correr de arriba a abajo e incluso cabeza abajo… Todas las diferentes especies han desarrollado este mecanismo aunque con diseños diferentes como vemos en la siguiente imagen.

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Filogenia y evolución de los dedos del gecko (Gamble y col.)

 Hace ya más de 15 años un joven investigador de UC Berkeley, Kellar Autumn, sintió curiosidad hacia esta estrategia y comenzó sus estudios que animaron a otros y que hoy desemboca en varios cientos de trabajos publicados, varios millones de dólares en investigación y más de 100 patentes de productos y servicios. Mucho conseguido por el simple hecho de ser curioso, no crees?, y demasiado para una “simple” pata pegajosa de un bicho repudiado en numerosos lugares…. La biomimesis empieza por la curiosidad y continúa cuestionando hasta lo mas aparentemente evidente para llegar a las innovaciones que son las que proporcionan desarrollo y mejoras en la vida de todos.  Una vez mas el análisis de las estructuras nanometricas tanto de los lagartos como de los insectos revelan una simple pero inesperada solución. Gracias a la evolución convergente estas microestructuras con forma de espátula les permiten tal adherencia. Descubrimos que la geometría es el tema central de un principio de diseño que les puede separar entre comer o ser comido, mediante la subdivisión de unas pequeñas formas bajo sus dedos. Veamos. Cada escama de la parte inferior de los dedos de las patas poseen unas 150.000 setae del grosor de 0,2 micras (mucho más fino que un pelo) cada uno dividido en unos 2000 filamentos microscópicos que acaban en unas placas en forma de plato. Bien irrigados por el sistema venoso, son capaces de encontrar las mas mínimas irregularidades en las superficies, incluido el propio cristal, llegando a crear mas de 1000 millones de puntos potenciales de adherencia.

Gecko-foot estructura y mecanismo de adhesión de un gecko tipo

 La adhesion entre las espátulas y la superficie de contacto se obtiene gracias a las Fuerzas de Van der Waals (post:Salamanquesas y ciclismo) y llega a ser de una magnitud de 100 nanoNewtons (nN). Las setas pueden ser fácil y rápidamente separadas por el animal de la superficie, curvando los dedos hacia fuera en un movimiento que no nos deja indiferentes. Esta acción además, altera el ángulo de incidencia de los millones de espátulas y la superficie, reduciendo las mencionadas F de van der W. permitiendo al animal desplazarse. La confianza en la adherencia de las energías subatómicas desde la física sin la necesidad de química no requiere de compuestos que deban sintetizar para lograr su cometido, beta-queratina en el caso de los herpetos y quitina en los invertebrados, ahorrando síntesis de materia. Una mosca requiere exactamente de 103 ó 104 setas para mantener su peso. Mediante el incremento de pelos o  vellosidades, los organismos de mayor talla pueden escapar mediante este elegante mecanismo estratégico que en la jerarquía estructural de ingeniería nos enseña una lección: la seguridad en confiar en el sumatorio masivo de fuerzas minúsculas para lograr un resultado macroscópico (2+2=5).

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Densidad de setas adherentes y tamaño en diversos organismos

¿Podemos aprender, a partir de estas ingeniosas soluciones que en la Naturaleza llevan funcionando desde hace millones de años?. Claro!. Las múltiples conexiones posibles en nuestras necesidades no hacen necesario un gran ejercicio de imaginación. Empleamos miles de millones de toneladas anualmente en pegamentos!…y casi todos tóxicos y procedentes del petróleo.  Recientemente durante la Jornada de Biomiesis del Ejército (post) se hablo del proyecto Z-Man de DARPA que ya está empleando el ejercito norteamericano y que demuestra la capacidad de soportar mas de 90 kilos de carga en una persona de 50 k mientras escalaba un muro de cristal de 7 metros de altura… o Geckskin en la que un equipo multidisciplinar de la Univ de Massachusetts y viendo la jerarquía de los materiales (tendones, huesos, post) desarrollan un super-adhesivo de propiedades sorprendentes (minivideo1 y 2) en las que pequeños trozos de apenas 40 cm soportaron un peso de 300 k!. Todo sin química dañina (recordar los cov, cop, formaldehídos, …). Pura tecnología disruptiva.

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Productos reales y potenciales generados a través de los dedos del gecko…

Para finalizar podéis ver un par de vídeos (nº 15 y 16 de este blog) simplemente geniales realizados por R.Full de la UCBerkeley….

Un reto evolutivo similar también se puede encontrar en organismos marinos como en los mejillones por ejemplo, … pero de ellos hablaremos en otro futuro post… pues por hoy y para ser simplemente lo que el estudio de los dedos de un organismo puede proporcionarnos es suficiente … verdad?.

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