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Superpoderes

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En breve comenzaré un interesante ejercicio con mis alumnos en torno a como el diseño puede contribuir a incrementar la biodiversidad urbana de aves e incluso la concienciación hacia la importancia de estos bioindicadores en la cuidad. Uno de los problemas con los que me encuentro es el distanciamiento desde la ciudad a la naturaleza. No porque ésta se encuentre alejada, sino porque la juventud no pisa ni siquiera los parques urbanos incluso en una ciudad con grandes extensiones verdes como Madrid, algunos como la Casa de Campo con mas de 1.700 Ha e incluso un Parque Forestal, único en Europa, con mas de 300 Ha. Lo que no conocemos no existe y por tanto no cuidamos. Uno de los retos es precisamente ese. Sacar al estudiante de su sempiterna vida en espacios de interior (casa-metro-universidad-casa-bar-casa de amigos…). A pesar de que un 95% muestran interés por la Naturaleza, dedican entre 0 y 20 minutos/semana en ella. Por tanto como atraerlos hacia la naturaleza en su hábitat diario?.

Las aves han sido y están siendo muy estudiadas en el entorno de la biomimesis sin duda por su extraordinaria capacidad de aplicabilidad. El proyecto irá de la mano de la ong Brinzal que trabaja con rapaces nocturnas por lo que hoy abordaremos algunas características diferentes a las publicadas en el post de enero 2014. Las rapaces nocturnas son cazadoras especializadas en visión a escasa luz, vuelo silencioso y extraordinario oído, entre otras adaptaciones. Lo necesitan pues la noche dificulta la tarea. La superficie que ocupa la órbita ocular en el cráneo es del 70%, la nuestra apenas el 5% y la retina les permite captar toda la luz disponible por escasa que ésta sea debido al elevado número de células fotoreceptoras, los bastones, que debido a su extrema sensibilidad a la luz envía la información al cerebro por el nervio óptico. Esto les otorga una visión 2,5 veces mas brillante que la nuestra.

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Espacio que ocupa el ojo en rapaces nocturnas y concentración de bastones oculares (composición M.Quirós)

Estudios han demostrado que estas aves son capaces de detectar pequeñísimas presas en total oscuridad. Además aprenden mapas mentales de su entorno oscuro evitando colisiones e identificando obstáculos y todo lo que conforma el paisaje. El oído, otro de sus potentes habilidades, llega a oír desde el propio huevo, indica que el sonido es un componente fundamental de su futuro  aprendizaje, siendo capaces de cazar de oído sin necesitar ver a la presa. La lechuza oye por los pabellones oculares como un sonar y también gracias a unos conductos de plumas bajo los ojos, que concentran las vibraciones del aire por escasas que éstas sean.

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Características anatómicas de la audición en rapaces nocturnas.

Además tiene los oídos a diferente altura que les permite calcular la distancia y orientación de sus objetivos sin necesidad de verlos llegando a ser hasta 10 veces mas sensible que los nuestros. Pero además son capaces de rotar hasta 270º su cabeza algo que nos mataría si pudiéramos. Gracias a la posición de las arterias protegidas dentro de las vertebras y a un reservorio sanguíneo, el flujo de sangre al cerebro no se ve interrumpido. Todo está diseñado en estas aves para sus funciones.

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En el vuelo, las aves deben combatir dos fuerzas, la gravedad y la resistencia aerodinámica que contrarrestan gracias a las fuerzas que ellos mismos ejercen de avance y estacionamiento. Además el perfil alar muy curvado en estas aves trabaja para que el aire que pasa por encima viaje a mas velocidad que el que pasa por debajo creándose una diferencia de presión que genera la llamada fuerza de sustentación. El borde posterior del ala corta el aire creando unos vórtices que impulsan al ave hacia arriba y hacia adelante, permitiéndoles avanzar. Estos son los principios básicos del vuelo descubiertos inicialmente por George Cayley permitió que la raza humana entendiera el modo de volar, hecho que tardó mas de 1.000 años desde sus primeros intentos serios. El descubrimiento de los vórtices vino luego…fly

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Principios básicos del vuelo: perfil alar; diferencias de presión y vórtices generados en el aleteo.

He tratado de la manera mas básica y divulgativa dar a entender la magia del vuelo en las aves. Pero, que tiene de especial el de las rapaces nocturnas?. Sencillamente que vuelan despacio, sin generar ruido desafiando magistralmente las fuerzas opuestas. Pero hay algo mas…en este minivideo (4 min) muestra algo asombroso, una comparativa entre 3 aves diferentes (paloma, halcón y lechuza) con resultados que explican el motivo. Pero hay mas…el perfil de las alas poseen unos filamentos que rompen el aire haciendo que este lo atraviese mitigando el ruido. Por tanto una combinación de numerosas estrategias para lograr un vuelo eficiente, silencioso y elegante que unido al oído y la visión logran cazar exitosamente en la noche sin ser detectado. Que puede inspirarnos toda esta suma de habilidades?. Algunos ya lo han desarrollado pero queda espacio para nuevas ideas…

 

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Pluma y detalle de las fimbrias de las rapaces nocturnas; potenciales aplicaciones y ventilador bioinspirado que minimiza el ruido (click para ampliar).

Este documental (52 min.) os abrirá aún mas los conocimientos de estos y otros superpoderes.

 

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Cartel empleado para las clases IED dentro del proyecto final de Ecodiseño curso 2016-2017

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Impresión bio-tecnológica 3D

La impresión 3D promete ser una herramienta interesante para muchas profesiones, empresas e incluso particulares, a pesar de cumplirse 30 años desde que Charles Hull la “pusiera a caminar”. Catalogado como uno de los mejores inventos del siglo XXI no por ello deja de tener algunas grandes sombras en sus procesos. Así, Cody Wilson, el creador de la primera pistola 3D, ha saltado a la fama, en un asunto de vacío legal y de seguridad global. O cuando se imprime, que se liberan nanopartículas que exigen precauciones en los ambientes de trabajo, o en los materiales empleados que ponen en riesgo la salud según sea la funcionalidad del objeto impreso; o cuando desechamos el material que al igual que tantos otros polímeros sintéticos (incluidos el “benévolo” PLA) han ocasionado muerte directa en bio ensayos con plancton… Hay mucho publicado… aquí propongo uno relevante (artículo -en inglés). etc, etc.

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pequeña bioimpresión artística 3D del equipo de Neri Oxman realizada con gusanos de seda

Como ya apuntara durante mi conferencia en el DIMAD nos encontramos en la prehistoria de la tecnología de impresión 3D y mucho hemos de cambiar para no repetir los errores en una tecnología de enorme calado. La propia naturaleza emplea la impresión 3D en numerosos casos, pero ¿cómo?…

Captura de pantalla 2013-09-24 a las 13.24.30slideshare (click en la imagen)

Esta pregunta se la ha cuestionado Neri Oxman la bellísima e inteligente directora del MIT Media Lab que están revolucionando la impresión 3D, buscando crear materiales “inteligentes” que actúen como los naturales. Material biodegradable en tiempo razonable, estructural, producido localmente y sin tóxicos en su proceso y utilización, podrían ser una sencillas reglas aprendidas de la naturaleza. Asi, los huesos por ejemplo se densifican en respuesta a una biomecánica dada; las hojas crecen hacia la luz; los árboles se ajustan de manera plástica a las diferentes tensiones que acumulan por el viento; los tejidos se autoregeneran en innumerables especies (incluido Homo sapiens)… La naturaleza utiliza una paleta de materiales, que puede cambiar drásticamente sus propiedades con simples ajustes estructurales. La piel de la cara, por ejemplo, no es igual que en las plantas de los pies, siendo el mismo material. ¿Por qué no diseñar a través de un monomaterial objetos que funcionen dependiendo del contexto sin la necesidad de añadir mas material que el necesario?. ¿Y si emplearamos el exceso de dióxido de carbono de la atmósfera y los océanos para crear bobinas de material 3D como ya lo hacen los corales o los mismísimos bosques?.

Los gusanos de seda actúan como impresoras 3D vivas. El equipo del MIT Media Lab en colaboración con otras universidades (TUFTS University y WYSS Institute, Harvard University) fabricaron una estructura geodésica inspirada en Buckminster Fuller de 26 paneles poligonales establecidos por una máquina de control numerico por ordenador CNC y liberaron 6.500 gusanos Bombina moryx que imprimieron una bellísima estructura que ahora cuelga en el vestíbulo de su sede.

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Basándose en la capacidad del gusano de seda para generar un capullo 3D con hilo de seda con 1 km de longitud, la geometría general del pabellón fue creada utilizando un algoritmo que asigna a un único hilo continuo diversos grados de densidad. Las variaciones en el espesor responden a la luz, al sustrato, donde el gusano funciona como una biocomputadora programada por su ADN y utilizando simplemente la seda producida mediante la digestión de material vegetal, su alimento. (click en la imagen para ve un video muy cool).

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 Otra prueba robótica bioinspirada y también realizada por el MIT Lab puedes verla aquí (minivideo-1-min.). Sencillo pero muy lejos de lo que ahora se presenta con los polímeros tipo PLA, ABS o Laywood.  Biodegradable el PLA?. No sin causar daños en plancton dulceacuícola según bioensayos (publicación en elaboración y futuro post!) que yo mismo estoy conduciendo. Pero además el maíz de donde procede es fundamentalmente transgénico, emplea grandes cantidades de agua, energía, fertilizantes, y todo para producir otro plástico mas… No cerramos el ciclo. Ciclo lineal de la cuna a la tumba. Lo mismo de siempre. Tecnología del siglo XXI con procesos y mentalidad de usuarios del siglo XIX-XX.

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detalle del bioensayo con diferentes materiales para impresión 3D y dafnia

Quiza en un futuro dispongamos de “proveedores” de biomateriales 3D en casa, que cumplan las sencillas reglas del proceso natural. Al fin y al cabo ya lo hacemos al cosechar nuestros alimentos. Janine Benyus recientemente ha sugerido que “la ciencia de los materiales debe ser un proceso de aprendizaje de otros fabricantes. Si estás usando algodón, una planta lo ha hecho para ti. Si estás usando lana, una oveja la tuvo para ti. Es tiempo de empezar a hacer nuestros propios materiales”. O sea que hemos de proceder a cultivar microorganismos cuidadosamente mantenidos o arañas o gusanos o micelios de los hongos, cada uno criados para ejecutar las reglas simples que requerimos para nuestros materiales-objetos impresos en 3D. No en vano los 1.500 millones de huevos que tal número de gusanos produce, serian capaces de construir 250 pabellones similares. Nos encontramos por tanto a una escala de arquitectura, de espacios grandes.

Es sin duda un atractivo concepto de ciencia ficción que nos abre la puerta a la reflexión. Esta idea de “bio-utilización” mas que de biomimesis abre la puerta para la biorealización de nuestros proyectos mediante el empleo de otras especies vivas. Por supuesto, dependemos de organismos domesticados de todo tipo, no sólo las cabras o la levadura, sino también los cultivos que comemos, las fibras que empleamos, las abejas, etc. Pero es que la naturaleza tambien lo hace. Numerosas especies de hormigas y termitas y otros insectos sociales (ver post) han pasado millones de años domesticando ciertos hongos que proveen el alimento necesario a la totalidad de la colonia. Entendamos la domesticación como un tipo de simbiosis. Nos modificamos mutuamente. Toda la Red de la Vida es así. ¿Hay alguna diferencia?.

Pronto tendremos un estudio de impresión 3D cerca de nuestra casa, de nuestro lugar de trabajo o de nuestro restaurante favorito, expulsando microparticulas que pasaran a nuestros bronquiolos y a los de sus hijos. Puede representar una oportunidad para nuevos negocios o una amenaza. Como Janine Benyus dijera”asegurémonos de que estas impresoras no son pequeños volcanes en nuestros escritorios, creando nuevos peligros ambientalmente insostenibles”. Vamos a asegurarnos de utilizar materias primas localmente abundantes y benignas. Hagamos las cosas como lo hace la Naturaleza, metabolizando nuestros productos al final de su ciclo y propiciar las condiciones más idóneas para la Vida. Que así sea.

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