La biosfera ha impiegato milioni di anni ad adattarsi e può insegnare eccezionali soluzioni tecnologiche efficienti e sostenibili
L’osservazione della natura ha ancora moltissimo da insegnarci. Da sempre l’uomo cerca di imitare alcune delle proprietà straordinarie di piante e animali con l’obiettivo di migliorare le proprie condizioni di vita. La natura è da sempre una forma d’ispirazione per la tecnologia. L’evoluzione ha avuto miliardi di anni di test e prototipazioni per perfezionare il mondo animale e vegetale.
Il volo umano
La bioispirazione cominciò a trasformarsi in una disciplina di studio vera e propria con Leonardo Da Vinci che nel 1505 scrisse il famoso codice sul volo Uccelli et altre cose. Egli, attraverso l’osservazione attenta delle ali degli uccelli, cercò di svelare i segreti del volo per costruire la prima macchina volante a propulsione umana della storia, l’ornitottero. Purtroppo, però, i materiali disponibili all’epoca erano troppo pesanti e, sulla base dei disegni di Leonardo, si è calcolato che l’ornitottero sarebbe dovuto pesare 300 kg. Decisamente troppo per poter volare davvero. È stato provato che il progetto sarebbe stato un successo utilizzando dei materiali oggi disponibili.
Il velcro
Nel 1941 l’ingegnere svizzero Georges de Mestral (1907-1990), al ritorno a casa da una battuta di caccia assieme al suo cane, nota aggrappati al suo pelo i fastidiosi semi della bardana (Arctium lappa). 
Incuriosito, li osservò al microscopio e scoprì una fitta rete di uncini che si agganciavano al manto degli animali in maniera estremamente forte. Da qui, l’intuizione del velcro, il cui brevetto venne depositato nel 1952 e che venne adoperato per la prima volta nelle tute degli astronauti americani. Una striscia era in tessuto peloso e l’altra era munita di tanti piccoli uncini che si attaccavano saldamente alla prima; in questo modo riuscì a riprodurre il meccanismo di cattura osservato in natura.
La tela dei ragni
Molti animali secernono sostanze dalle incredibili proprietà che sono oggetto di studio per poter essere riprodotte. Una è la tela dei ragni. L’ingrediente principale di questa sostanza è la fibroina, una proteina che conferisce alla ragnatela una grande flessibilità ma anche una grande resistenza meccanica. 
Tuttavia, la produzione in grandi quantità di fibroina è molto complessa per le difficili condizioni di allevamento dei ragni, troppo territoriali e dai comportamenti estremi. Per questo gli sforzi della ricerca si sono concentrati su come produrre una seta sintetica con le stesse caratteristiche di quella naturale, seguendo diversi approcci. Attraverso le biotecnologie, si sono ottenute delle capre transgeniche in grado di produrre nel loro latte la fibroina, la quale viene poi raccolta e utilizzata per ottenere fili da impiegare in medicina, in microelettronica e nello spazio.
Il geco
Ha sempre stupito la straordinaria capacità dei gechi di arrampicarsi su superfici lisce. Lo studio della parte inferiore delle sue zampe ha rilevato la presenza di cuscinetti con miliardi di microfilamenti a forma di setola. Quando il geco si arrampica, tra queste setole e la superficie di appoggio si instaurano le forze di Van der Waals che sono di natura elettrostatica. Sono interazioni deboli se paragonate a legami chimici più forti come gli ionici o covalenti, ma sono comunque sufficienti per consentire al rettile di muoversi vincendo la gravità. Ad oggi, non siamo ancora in grado di imitare perfettamente questa capacità eccezionale; tuttavia, sono stati realizzati dei geco-robot, chiamati stickybot, che riescono ad arrampicarsi agevolmente sui vetri.
Le radici degli alberi e la Wood Wide Web
Gli ingegneri che progettano robot non si ispirano però solo al regno animale. Negli ultimi anni, studi sempre più accurati sulle piante hanno dimostrato quanto questi organismi siano dotati di straordinarie capacità. 
Le radici in particolare sono sensibili a moltissimi parametri ambientali dall’umidità, alla gravità fino a specifici gradienti chimici. Esse riescono ad adattare la loro crescita in funzione dell’ambiente. Alcuni biologi si sono spinti a paragonare le radici degli alberi al sistema nervoso degli animali per la capacità di raccogliere informazioni dall’ambiente circostante e di creare connessioni. Formata da radici, funghi, batteri e migliaia di microrganismi è stata soprannominata Wood Wide Web, l’internet delle piante. La ricerca scientifica non solo ha confermato quella che fino a qualche anno fa era considerata solo una teoria ma ha anche gettato nuova luce sulle relazioni simbiotiche e la loro funzione.
Il termitaio per combattere le alte temperature
Tra i più affascinanti esempi della biomimesi c’è l’Eastgate Building Centre di Harare, in Zimbabwe; una meraviglia di architettura green, costruita dall’architetto Mick Pearce. L’edificio ospita molti uffici ma non ospita alcun tipo di sistema di ventilazione nonostante le temperature del luogo. 
Per realizzarlo sono stati applicati i principi dell’auto raffreddamento e della ventilazione che appartengono alle tane delle termiti africane. I termitai sono strutture piuttosto complesse di cumuli di terra in grado di mantenere l’area interna a una temperatura fresca costante, grazie a canali scavati nel sottosuolo che creano un ambiente ventilato.
Modelli umani
Quando si parla di robotica, il pensiero si spinge fino agli androidi, robot in grado di imitare gli esseri umani. La letteratura e il cinema fantascientifico ci hanno raccontato tantissime storie di androidi così simili a noi da essere quasi indistinguibili da un essere umano in carne e ossa. Gli androidi attuali ci imitano nel movimento, sono dotati di espressioni facciali e sono in grado di apprendere nel tempo osservandoci e studiandoci. Il Giappone è all’avanguardia in questo settore, ma anche l’Italia si difende bene grazie a centri di eccellenza come l’Iit, l’Istituto italiano di tecnologia di Genova. Qui è stato infatti progettato iCub, un robot umanoide in grado di emulare comportamenti umani e di muoversi come noi.
Questi robot sono utilissimi per comprendere meglio come il cervello controlla i nostri comportamenti. Ci sono molte applicazioni pratiche ma anche studi fondamentali quali ricerche sull’autismo. L’obiettivo futuro è quello di progettare androidi dotati di intelligenza artificiale in grado di interagire sempre di più con l’essere umano. Anche nell’ambito della sostenibilità, la bioispirazione può venirci in aiuto dato che due dei principi cardine di ogni ecosistema sono il risparmio energetico e il riciclo. Imitare la natura può pertanto essere un modo per riavvicinarci ad essa nella speranza di riuscire a instaurare un nuovo e duraturo equilibrio dopo secoli di progressivo allontanamento.
Nicola Sparvieri
Foto © Agenda Digitale, Power Energia, Maker Faire Rome, In Natura
