Je leest:

Biomimicry; de natuur als laboratorium

Biomimicry; de natuur als laboratorium

Auteur: | 23 november 2012

Als je wilt innoveren werp je een blik in de natuur. De natuur heeft immers miljoenen jaren de tijd gehad om de beste oplossingen te vinden voor de meest uiteenlopende problemen. Biomimicry is het vakgebied dat deze bewezen slimmigheidjes in de natuur opspoort en vertaalt naar technische innovaties voor onze eigen menselijke economie en samenleving.

Innovaties kun je zelf bedenken, je kunt ze ook afkijken van de natuur. Daar zijn namelijk ‘technieken’ te vinden die al sinds mensenheugenis prima functioneren. Dagelijks krijgen we nieuwe vondsten uit de natuur voorgeschoteld; plakband geïnspireerd door gekko’s, gebouwen als natuurlijke termietenheuvels en materialen die we bacterievrij houden met een techniek die we afkeken van rood zeewier.

Het kernidee van biomimicry? De natuur, mensen, dieren en planten, zitten na 3,8 miljard jaar evolutie vol ‘bewezen techniek’. Biomimicry neemt de beste oplossingen over. We vinden ze terug in de architectuur, machineontwerp, biochemie, waterbouw, werktuigbouw, automotive en design.

Daarnaast zijn natuurlijke oplossingen vaak ook duurzamer. Researchers kunnen een sterke chemische lijm ontwikkelen, maar jezelf met wat eiwitten vasthechten aan natte objecten in zee, dat leer je van een mossel in de branding. En de inktvis reikt ons kant-en-klare technieken aan voor videoregistratie, het genereren van een schutkleur en het opvangen van zonlicht.

Vliegspeeltjes zoals in dit filmpje ogen als overbodig vermaak. Toch helpen ze ons bij het bereiken van ‘nieuwe hoogten’.

Biomimicry kent drie werkvelden.

Biomimicry is in principe van toepassing op alle wetenschappelijke gebieden; van werktuigbouwkunde en industrieel productontwerp tot economie. Er zijn drie leerniveaus te onderscheiden, het leren van de uitkomsten van het evolutieproces (klittenband, vliegtuigvleugels etc), het leren van het evolutieproces zelf (optimalisatietechnieken en strategieën) en het leren van de succesprincipes van de evolutie (circulaire economie, duurzaamheid, aanpassend vermogen). Biomimicry biedt ook handvatten om duurzamer met onze planeet om te gaan; met grondstoffen, afval en energie.

Functionele morfologie beschouwt de relatie tussen de biologische vorm of structuur en functie. De basis ligt in het observeren van de natuur. Een voorbeeld? Voor een nieuwe generatie zuinige auto’s bestudeerden ontwerpers bij Mercedes‐Benz de volumineuze koffervis. Die is wel dik, maar… supergestroomlijnd. Dit leidde tot de concept car Bionic.

De bolvormige koffervis stond model voor de nieuwe zuinige gezinsauto van Mercedes.
Wiki Commons

Nanobiomimetics

Nanobiomimetics, moleculaire zelf-organisatie en nanotechnologie zijn als kennisgebied sterk in beweging. De research richt zich op moleculen die zichzelf organiseren en de ontwikkeling van individuele moleculen, cellen en organismen. Hierin spelen (zelf)helend vermogen en herstructurering (reconfiguratie) een grote rol.

Een duurzaam product dat met deze kennis is ontwikkeld is Nacre papier, een biologisch materiaal dat licht van gewicht is en supersterk. De inspiratie komt van parelmoer dat te vinden is in de schelpen van weekdieren.

De lijmtechniek van mosselen gebruiken in nieuwe producten.
Wiki Commons

Biocybernetica

Het menselijke brein en lichaam vormen nog steeds het ongeëvenaarde voorbeeld van biocybernetica, sensortechnologie en robotica. De focus ligt vooral op biologische vormen van signaal- en informatieverwerking.

Dit leidde onder andere tot nieuwe grijptechnieken: het bedrijf Festo bestudeerde hand- en grijptechnieken van een gekko om de Nano Force Gripper te ontwikkelen. De gekko loopt er zonder problemen mee over wanden en onder het plafond door.

Mosselen lijmen zich temidden van getijdenstromen vast aan de bodem, aan stenen en aan mosselnetten. Promovenda Dina Ribena van TUD onderzocht hun ijzersterke lijmformule. Hechten in een vochtige omgeving blijkt uiterst lastig. Mosselen maken er byssusdraden voor aan. Daarmee doorstaan ze de zwaarste stormen en getijdenstromen. Hun duurzame lijmtechniek is te gebruiken in nieuwe industriële producten.

Ontwerp

Ontwerpers laten zich bij het vormgeven van producten graag inspireren door de natuur. De ontwerper van de Shinkansen Bullet Train leerde van een ijsvogeltje hoe een sneltrein zonder een geluidsklap een tunnel in kan duiken: door de punt en kraag kan een ijsvogel zonder een plons met grote snelheid in het water duiken om een visje te pakken. Biomimicry zoekt zo telkens opnieuw naar de weg van de minste weerstand door te vragen “wat is het, wat is de functionaliteit en kunnen we het wellicht voor iets anders gebruiken?”

Biomimicry in architectuur

Maar ook in de architectuur is biomimicry geen vreemde. Mevrouw L. Badarnah constateerde in de achitectuur een gebrek aan systematische ontwerpmiddelen voor de identificatie van relevante organismen en natuurlijke systemen. Ze promoveerde bij de TUD op het onderzoek Towards the LIVING envelope. Biomimicry for building envelope adaptation. Haar methode helpt architecten bij het genereren van ontwerpconcepten en het oplossen van technische uitdagingen.

Green Deal

Den Haag erkent het verband tussen biomimicry en innovaties. Het is niet alleen slim maar ook een besparing op ontwikkelkosten. Voormalig minister Maxime Verhagen van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie ondertekende daarom eind 2011 met Stichting BiomimicryNL en partners een Green Deal om ‘Biomimicry in de polder’ aan te jagen. Een bedrijvenconsortium zet momenteel een innovatienetwerk voor Biomimicry op waarbij twee icoonprojecten opgezet worden die gekoppeld zijn aan het topsectorenbeleid. De eerste thema’s die aangepakt worden, zijn gebiedsontwikkeling en op water gebaseerde chemie.

Motor voor verandering

Uit het onderzoek “Global Biomimicry Efforts an economic game changer” uitgevoerd door het Fermian Business & Economic institute Californië blijkt dat biomimicry mogelijkheden biedt om economische en ecologische doelstellingen te verenigen. In de Verenigde Staten groeit de omzet van met biomimicry ontwikkelde producten de komende 15 jaar naar verwachting naar een record van $300 miljard.

Biomimicry helpt ten slotte ook bij het voorkomen van vervuiling en de uitputting van natuurlijke grondstoffen. Zelfs van de kleine gekko kunnen we nog wat leren; om hogerop te komen bijvoorbeeld.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 23 november 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.