Dalla natura all’innovazione: il ruolo della biomimetica nella scienza e nell’ingegneria

La biomimetica, le cui origini risalgono agli anni ’60, trae ispirazione dai processi biologici al fine di migliorare le attività e le tecnologie umane. Costituisce una disciplina scientifica che si fonda sull’emulazione di modelli, sistemi ed elementi della natura. Oggi si applica in vari campi, dalla progettazione di materiali innovativi e strutture architettoniche ispirate alla natura alla creazione di dispositivi medici e tecnologie informatiche basati su principi biologici. Ma in cosa consiste esattamente, e come funziona nello specifico, lo approfondiamo nel corso di questo articolo.

Cos’è la biomimetica

Cosa vuol dire biomimetica? Volendo fornire una definizione sintetica della biomimesi, come è anche nota, ci affidiamo a quella riportata sul sito del Biomimicry Institute, che la ritiene “una pratica che impara e imita le strategie presenti in natura per risolvere le sfide della progettazione umana e trovare speranza”. Il termine deriva dal greco “bios” (vita) e “mimesis” (imitazione) e riflette il concetto di imitare i modelli, i sistemi e i processi presenti nel mondo naturale.

Gli esperti in biomimesi, dunque, studiano gli organismi viventi, le loro strutture, le funzioni e i modelli di comportamento per applicare le conoscenze acquisite a diverse discipline, tra cui design, ingegneria, medicina. Per creare soluzioni sostenibili, efficienti e innovative, ispirandosi agli adattamenti evolutivi sviluppati dalla natura nel corso di milioni di anni. Per giungere, in sostanza, alla risoluzione dei problemi tecnologici e progettuali dell’uomo. Affascinante, a tale proposito, è questa definizione “Possiamo usare la biomimetica non solo per imparare dalla saggezza della natura, ma anche per guarire noi stessi e questo pianeta nel processo”.

Quando e come nasce la biomimetica?

Bene. Ma quando e come nasce la biomimetica? Se ci pensiamo un attimo, un primo esempio di tale approccio possiamo riscontrarlo già nell’ambito degli studi di Leonardo Da Vinci. In particolare, quando il talento universale del Rinascimento traeva informazioni utili nella progettazione delle macchine volanti osservando il volo degli uccelli. E’ solo diversi secoli dopo, però – più precisamente nel 1958 – che una primitiva forma di biomimetica si registra per opera dell’ingegnere aeronautico Jack Steele. Il quale coniò il termine “Bionica” al fine di identificare una scienza dei sistemi basata sul funzionamento di quelli naturali.

E’ tra gli anni ’70 ed ’80 che la disciplina compie un passo in avanti e, da semplice imitazione, diventa vera e propria ispirazione a partire dai sistemi biologici. Sarà, nel 1968, il fisico Otto Schmitt ad utilizzare per la prima volta il termine biomimesi per definire “una disciplina che simula le strutture biologiche per realizzare prodotti più efficienti”.

Biomimetica, campi di applicazione

La biomimetica può essere utilizzata nel campo della biologia, della chimica, dell’ingegneria e perfino della medicina e dell’ingegneria biomedica. Pensiamo, ad esempio, al settore aerospaziale, che è da sempre ispirato dal modo di volare e planare degli uccelli. O alla capacità di auto-monitoraggio e auto-riparazione che prende come esempio la strategia di auto-guarigione delle ossa le quali, sottoposte quotidianamente ad una serie di microfratture, riescono comunque ad “auto-ripristinarsi”. Anche il comune velcro, che è stato realizzato imitando il funzionamento dei frutti della Bardana, corredati da piccolissimi uncini per permettere loro di attaccarsi ai tessuti. Con il passare del tempo ha poi esteso i suoi orizzonti arrivando ad “influenzare” anche il settore dell’architettura e del design. Esempi di biomimesi includono la progettazione di materiali ispirati alla struttura delle foglie per migliorare l’efficienza energetica, lo sviluppo di droni ispirati al volo degli insetti, e l’uso di principi biomimetici nella progettazione di dispositivi medici avanzati.

Ma come può essere sfruttata per favorire una maggiore sostenibilità ambientale? Si può mettere in atto tramite piccole buone abitudini quali l’uso di fonti di energia rinnovabili o il riutilizzo dei rifiuti. Ma anche attraverso strategie più complesse. Quali un design ispirato alla natura, la progettazione di materiali sostenibili e poco inquinanti. La progettazione di sistemi di adattamento per i cambiamenti climatici ispirati a quelli delle piante. Ancora, utilizzando principi e processi tratti dalla natura nell’agricoltura, come la diversificazione delle colture, la simbiosi tra piante e animali, e l’uso di pratiche agricole rigenerative.