Bitkiler ve hayvanlar milyarlarca yılda her türlü zorlu ortamda yaşamak için evrimleşmiştir. Şimdi bilim adamları, zorlu tasarım zorluklarına sürdürülebilir çözümler için onlara bakıyorlar. Doğa, dünyanın en büyük icatlarından birçoğunu etkilemiştir. Cırt cırtlı kumaş tutturucular fikri, mucidinin bir yürüyüşten sonra köpeğinin kürkündeki dulavratotu çapaklarını temizlemesiyle ortaya çıktı. Uçaklar doğal olarak uçuş halindeki bir kuşu taklit eder. Ve mikroiğneler, bir enjeksiyonun acısını en aza indiren bir tasarım için sivrisineklere teşekkür eder. (Ayrıca okuyun: Dünyanın en eski İbranice İncil’i 38 milyon dolara satılıyor)

Zorlu mühendislik zorluklarına sürdürülebilir, kanıtlanmış bir çözüm aramakla görevlendirilen tasarımcılar, doğanın ve hayal güçlerinin liderliği ele geçirmesine giderek daha fazla izin veriyor. Biyomimetik veya biyomimikri alanı, ilham almak için doğada bulunan yapılara ve biyolojik süreçlere bakar.

Stockholm Direnç Merkezi’nden araştırmacı Robert Blasiak, “Tarih boyunca ve kültürler boyunca insanlığın ortak unsurlarından biri hayal gücüdür” dedi. “Bence biyomimetik, rüya görmenin gerekli olduğu bir alan. Her şeyin yürümesini sağlayan bileşenlerden biri.”

Akılda kuşlar olan trenleri modernize etmek

Biyomimikrinin klasik bir örneği, ilk kez 1964’te tanıtılan Japon hızlı treni Shinkansen’dir. Saatte 320 kilometre (199 mil) azami hızla seyahat eden yüksek hızlı tren ağı, Japonya’da toplu taşımada devrim yarattı ve daha temiz bir ulaşım sağladı. özel otomobillere alternatif.

Daha önceki tasarımlar, günümüzün motorları kadar şık ve aerodinamik değildi, bu da seyahat sırasında – özellikle tren tünellerden geçip arkasında bir ses patlaması bıraktığında – titreşimlere ve gürültüye neden oluyordu.

1994’te mühendis Eiji Nakatsu, patlayıcı patlama, titreşim ve basınç dalgalarını ortadan kaldırmak ve daha yumuşak bir sürüş geliştirmekle görevlendirildi. Hevesli bir kuş gözlemcisi olan Nakatsu, trenin tasarımında bir baykuşun kanadına ve bir Adelie pengueninin iğ benzeri vücut şekline dayalı değişiklikler yaptı.

Sonik patlamayı ortadan kaldırmak için, trenin burnunu yalıçapkınının suya dalarak zar zor su sıçratarak balık yakalamasına izin veren uzun, konik gagasını örnek alarak modelledi. Bomlar durdu ve bonus olarak trenler %10 daha hızlı seyahat edebildi ve %15 daha az elektrik kullanabildi.

Güneş ışınlarını optimize eden güneş panelleri

Uluslararası Enerji Ajansı’na göre, dünya fosil yakıtlardan uzaklaşmaya çalışırken, güneş fotovoltaikleri “dünyanın çoğunda yeni elektrik üretimi için en düşük maliyetli seçenek haline geliyor”.

Mühendisler onları daha da verimli hale getirmek için Güneydoğu Asya’ya özgü soğukkanlı bir böcek olan ve ısınmak için güneşten gelen enerjiyi emen gül kelebeğinin kanadından ilham aldılar. Bunu yapmak için yaratık, metrenin yalnızca milyonda biri genişliğinde küçük deliklerle işaretlenmiş siyah kanatlar geliştirdi. Bu delikler ışığı karanlık yüzeye çarptıkça dağıtır ve kelebeğin ısınmak için güneş enerjisini kullanmasını kolaylaştırır.

Mühendisler tasarımlarına benzer delikler ekleyerek daha ince ve daha hafif güneş panelleri geliştirdiler. Araştırmacılara göre sadece bu da değil, geleneksel güneş panellerinden daha fazla enerji emiyorlar.

Princeton Üniversitesi’ndeki bilim adamları da yaprak yapılarına bakarak güneş paneli verimliliğini artırmak için ilham aldılar. Işık dalgalarını yönlendirmek ve elektrik üretimini yaklaşık %50 oranında artırmak için panel yüzeyinde mikroskobik kıvrımlar eklediler.

Araştırma ekibinin bir parçası olan biyoloji mühendisliği profesörü Yueh-Lin Loo, “Bu eğrileri ekleyerek bir tür dalga kılavuzu oluşturuyoruz” dedi. “Ve bu, ışığın emilme şansının artmasına neden oluyor.”

Çölde sis hasadı

Sürdürülebilir bir çözümü etkileyen bir başka böcek de, dünyanın en kurak yerlerinden biri olan güneybatı Afrika’da yaşayan Namib Çölü böceği.

Bu küçük siyah böcek, uzun bacaklarını uzatarak ve engebeli gövdesini rüzgara yaslayarak sabah sisinden su damlacıkları toplayabilir. Damlacıklar, böceğin vücudundan aşağı yuvarlanacak kadar büyük olana kadar birleşir ve daha sonra ağzına yönlendirilir.

Bu evrimsel yenilik tasarımcılara, her yıl yüz milyonlarca litre tasarruf etme potansiyeline sahip, endüstriyel tesislerdeki soğutma kulelerinin bacalarından sızan suyu toplamak için elekler kullanan bir sistem bulma konusunda ilham verdi.

Böceğin engebeli kabuğunun şekli, dünya çapındaki kurak bölgelerde havadan su toplamak için açılabilen ağ benzeri bir malzeme oluşturmak için de kullanılmıştır.

Deniz altı ilhamı

Araştırmacılar, dünyanın büyük ölçüde keşfedilmemiş okyanus derinliklerinde daha derinlere inerken, su yaşamının binlerce yıldır gelişmesini sağlayan tasarım sırlarını ortaya çıkarıyorlar. Örneğin, boyutuna rağmen son derece çevik olduğu bilinen kambur balinayı ele alalım. Yüzgeçlerinin ön kenarı boyunca tüberkül olarak bilinen bir dizi tümsek veya çıkıntıya sahiptir.

Daha önce optimum performans için rüzgar türbinlerinin düzgün ve akıcı olması gerektiğini düşünen akışkanlar dinamiği uzmanları, bu tümseklerin sürüklenmeyi ve gürültüyü azaltan ve kanatçığın suyu kesmesine yardımcı olan küçük girdaplar oluşturduğunu fark etti.

Bu keşif, rüzgar türbinleri, gelgit türbinleri, uçaklar, deniz taşıtları ve sörf tahtaları için yeni verimli tasarımların yolunu açmıştır.

Daha az hareketli olan diğer deniz canlıları da sürdürülebilir tasarım çözümlerine katkıda bulunmuştur.

Mercan, deniz suyunda bulunan esas olarak oksijen, karbon ve kalsiyum olan kalsiyum karbonattan oluşan sert bir dış iskelete sahiptir. Örneğin, endüstriyel tesislerden yakalanan CO2 ile bu süreci taklit ederek, inşaat endüstrisi artık yenilenebilir, daha az israflı bir yöntemle çimento yapma olanağına sahip. Aynı zamanda süreç, karbon emisyonlarını hapseder ve bunların küresel ısınmaya katkıda bulunmalarını engeller.

Bu arada deniz yosunu ve diğer su bitkileri yaşamı, deniz araştırmacılarına normalde deniz yosunu, bakteri ve midyelerin tekneleri ve kıyıdaki endüstriyel tesisleri kaplayıp kirletmesini önlemek için kullanılan zehirli kimyasallardan kaçınmanın bir yolunu verdi.

Bu bitkilerin yüzeyleri, mikroorganizmaların tutunmalarını zorlaştırmak için gelişmiş kaplamalara sahiptir. Köpekbalığı derisi de benzer özelliklere sahiptir, pürüzlü yüzeyi bakteriler için barınamaz. Bu, hastaneler gibi yerlerde yeni, antibakteriyel yüzeylerin tasarımını etkiledi.

Doğa ile ‘duygusal bir bağlantı’ oluşturmak

Yenilikçi çözümler bir yana, Stockholm Direnç Merkezi’nden Blasiak, biyomimikriyi günlük yaşamda kullanmanın başka bir faydasını görüyor – özellikle de insanların anlamadıkları başka bir yaşam formu veya ekosistemle duygusal bir bağ kurmalarına yardımcı olmanın bir yolu olarak.

“Ve eğer bu duygusal bağa sahipseniz, bu aynı zamanda bu ekosistemlerle olan ilişkinizde daha sürdürülebilir olmayı istemek ve ilgilenmek için bir temeldir” dedi.

Düzenleyen: Jennifer Collins