Le Tecnologie Bioispirate (TBI) o Biomimetica Le Tecnologie Bioispirate (TBI) o Biomimetica ( Biomimicry in inglese) sono lo studio consapevole dei ( Biomimicry in inglese) sono lo studio consapevole dei processi biologici e biomeccanici della natura
, vista processi biologici e biomeccanici della natura, vista come fonte di ispirazione per il miglioramento delle attività e delle tecnologie umane. delle attività e delle tecnologie umane. RINASCIMENTO E RIVOLUZIONE SCIENTIFICA
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Fin dall’antichità l’uomo ha sempre considerato la natura una fonte di ispirazione e imitazione.
Ne è un esempio la tattica di cattura dei pesci attraverso una lancia appuntita, molto simile alla tecnica utilizzata dell’airone per procacciarsi il cibo.
La tecnica di pavimentazione Romana chiamata Opus Spicatum era ispirata
alla disposizione delle lische dei pesci e tutt’ora si può osservare nei parquet delle moderne abitazioni.
La più celebre formazione militare Romana era ispirata al carapace della testuggine (testudo), da cui trae il nome.
Seppure come racconto mitologico, l’eroe greco Icaro ispirandosi agli uccelli avrebbe costruito un paio di ali di cera per fuggire dal labirinto ove era stato rinchiuso.
…la vite volante
…il deltaplano
…l’ornitottero (aeromobile a superficie alare battente)…
(aeromobile a superficie alare fissa)…
(idea del futuro elicottero)
Leonardo da Vinci osservò e studiò la natura e i suoi fenomeni, in specie natura e i suoi fenomeni, in specie per progettare macchine volanti quali…
quali…
Tilia Tomentosa
www.leonardo3.net/leonardo/machines.php
La prima vera e propria "camera oscura“, che sta alla base della fotografia, fu realizzata per la prima volta nel 1685, dal tedesco Johann Zahn.
Durante il XVIII e XIX secolo, l’uomo Durante il XVIII e XIX secolo, l’uomo non cessò di rincorrere e imitare la natura…
natura…
Infatti la lente dell'obbiettivo corrisponde al cristallino e il foro di entrata della luce alla pupilla, al di là della quale si trova la camera oscura dell'occhio, sul cui fondo vi è la rètina, dove si proiettano, rovesciate, le immagini del mondo esterno.
Anch’essa però traeva spunto dalla natura, in questo caso dall’occhio umano…
http://www.fotochepassione.com/Storia/meravigliosa‐storia1.htm
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Ispirazione:
i batteri
Enterocin:
la scoperta dello Scripps Institution
Alcuni batteri liberano
nell’ambiente enzimi i quali producono autonomamente antibiotici.
Antibiotico sintetizzato in appena 2 ore tramite enzimi estratti dai sedimenti del fondale marino Hawaiano.
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http://scrippsnews.ucsd.edu/Releases/?releaseID=837
Ispirazione: i Denti del pipistrello
vampiro
I denti del pipistrello vampiro tagliano la carne in modo pressoché indolore, poiché sono affilati come rasoi.
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Bisturi e strumenti chirurgici più affilati e precisi.
http://www.asknature.org/strategy/560e0b6c44bdef67d27d50304edce27b
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La pelle degli squali impedisce la
proliferazione di microrganismi grazie alla sua superficie
microtopografica.
L’innovazione di Sharklet: una superficie ‘rugosa’
che impedisce ai
batteri di attaccarsi.
.. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20408641 http://www.sharklet.com/
Ispirazione:
LE FOGLIE DI BEGONIA
Ottimizzano la fotosintesi utilizzando le cellule dell’epidermide superiore delle foglie, che agiscono da minuscole lenti, raccogliendo e concentrando la luce debole sui foto‐
sistemi all'interno.
• Valorizzazione delle celle solari;
• Progettazione di lenti speciali per l’illuminazione interna di grandi edifici.
http://www.amjbot.org/cgi/content/full/94/7/1061
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Ispirazione: pianta Cooke’s koki’o (Clicca sul megafono
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I pannelli fotovoltaici Dyesol sono formati da uno strato di biossido di titanio e colorante rosso di rutenio.
La luce eccita gli elettroni assorbiti dal biossido di titanio generando una corrente elettrica più intensa di quella che si produce nella fotosintesi delle piante.
• Costo inferiore; • Produzione elettrica più efficiente .
http://www.asknature.org/strategy/ee4e268a5a0fe3861f6d1f5ae21ea608
www.dyesol.com
Ispirazione: fungo Cladosporium sphaerospermum •Radio‐tropismo: capacità della melanina di catturare radiazioni elettromagnetiche;
•notevoli proprietà di ossido‐riduzione.
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Sfruttare l’energia ricavata dai fotoni e dagli elettroni delle radiazioni per il proprio metabolismo.
•Protezione dalle radiazioni;
• Nuovi tipi di produzione energetica; • Possibilità di sfruttare i rifiuti radioattivi per produrre altra energia.
http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0000457 Ispirazione: il filodendro
• Riscaldamento senza combustibili fossili
http://www.virtualherbarium.org/GardenViews/NightMoves.html
Metabolizza i lipidi immagazzinati per produrre calore che attrae gli scarabei .
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http://www.asknature.org/strategy/f901c776c8df9a7fd076f96febdf6eba
Ispirazione: i
banchi di pesci
Essi riescono a cambiare direzione e a viaggiare fianco a fianco con gli altri, mantenendo una certa distanza e una velocità sufficiente senza scontrarsi.
Nissan ha progettato un piccolo robot, chiamato EPORO, in grado di muoversi autonomamente.
Condividendo le informazioni ricevute all'interno del gruppo, il gruppo di EPORO può viaggiare in modo sicuro, cambiando la sua formazione, se necessario.
http://www.nissan‐global.com/EN/NEWS/2009/_STORY/091001‐01‐e.html
Ispirazione:
IL MARTIN PESCATORE
I treni ad alta velocità giapponesi (Shinkansen) si riconoscono per il loro peculiare “becco”.
E’ capace di penetrare in acqua ad alte velocità senza alzare neanche uno schizzo.
http://www.japanfs.org/en_/newsletter/200503‐2.html
Sono più veloci del 10% e hanno un consumo minore del 15% (Clicca sul megafono per l’audio)
Ispirazione: ALBERI
Distribuiscono uniformemente il carico, aggiungendo legno nei punti di maggior peso
Ispirazione: LE OSSA
Prototipo Mercedes 2005
Eliminano materiale dove non è necessario, alleggerendo la loro struttura
•Autovetture sicure come le automobili convenzionali,
• 30% più leggere.
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http://www.automobile.com/2005‐mercedes‐benz‐bionic‐car‐concept.html
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http://www.inhabitat.com/2007/12/10/building‐modelled‐on‐termites‐eastgate‐centre‐in‐zimbabwe/
Le foglie del Loto (Nelumbo nucifera) offrono una ridotta superficie di contatto all’acqua che, rotolando sulla foglia,trascina con sé lo sporco, lasciandola asciutta e pulita.
Esse possiedono un rivestimento, formato da cristalli di cera. Sulla base di questo principio sono ispirati molti materiali: vernici, tessuti e vetri. http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091022101659.htm
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I costi delle TBI impediscono spesso la loro realizzazione…
…Inoltre la tecnologia umana
non sempre riesce ad essere al passo con la natura.
(Clicca sulle bandierine per visualizzare i centri)
(Clicca sulle bandierine per
visualizzare i centri)
Tempe AZ, USA http://www.asu.edu/
San Francisco CA, USA
http://www.parc.com/
Missoula MT, USA
http://www.biomimicryinstitute.org
Palo Alto CA, USA
http://www.stanford.edu
Bath UK
http://www.bath.ac.uk/
Losanna, Svizzera
http://www.unil.ch/index.html
Niskayuna NY, USA
http://ge.geglobalresearch.com/
Atlanta GA, USA
http://www.gatech.edu/
Valdera PI, Italia
http://www.sssup.it/
Trieste, Italia http://www.elettra.trieste.it/ Bologna, Italia
www.aster.it
Università Campus Bio‐medico Roma, Italia http://www.unicampus.it/homepage Yokohama, JP http://www.nissan‐global.com/EN/TECHNOLOGY/ Stoccarda, Germania http://www.mbrdna.com/ Singapore, Indonesia
http://www.nus.edu.sg/
Toronto,Canada
http://www.ocad.ca/
Shandong, Cina http://www.sdu.edu.cn/english/ Calgary, Canada http://www.ucalgary.ca/ Iasi, Romania http://www.medstudentadvisors.com/
university‐of‐medicine‐and‐
pharmacy‐gt‐popa‐of‐iasi.htm •
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Campbell, Neil A.; Reece, Jane B. 2004.. Benjamin Cummings, Immagini della biologia. Ed. Zanichelli Libro di testo scolastico in cui si affronta il processo della fotosintesi, fornisce una adeguata trattazione dell'argomento del metabolismo utile per poi approfondire i nuovi campi di sviluppo energetico ispirati alla pianta Cooke’s koki’o. Brodersen, CR; Vogelmann, TC. 2007. “Do epidermal lens cells facilitate the absorptance of diffuse light?” American Journal of Botany. 94: 1061‐1066. http://www.amjbot.org/cgi/content/full/94/7/1061 Interessante articolo provvisto di dati e immagini al microscopio ottico sulla capacità di alcune piante, ad esempio la begonia erythophylla, di ottimizzare la fotosintesi in situazione di scarsa illuminazione. •
Attenborough, D. 1995. The Private Life of Plants: A Natural History of Plant Behavior. London: BBC Books. 320 p. Testo divulgativo, che ha saputo interessare anche un pubblico non specializzato, per lo studio di alcuni “straordinari” comportamenti biologici delle piante. •
Dadachova, E.; Bryan, R.A.; Huang, X.; Moadel, T.; Schweitzer, A.D.; Aisen, P.; Nosanchuk, J.D.; Casadevall, A. Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi. 2007.. PLoS ONE. 2007(5): e457. http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0000457 . Articolo scientifico di approfondimento sullo studio del radio‐tropismo della melanina nel fungo Cladosporium sphaerospermum. •
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Forsyth, A. 1992. Exploring the World of Insects: The Equinox Guide to Insect Behaviour. Camden House. Testo che descrive i comportamenti degli insetti, citato in particolare per gli scarabei, attratti dal processo di surriscaldamento della pianta del filodendro. http://www.virtualherbarium.org/GardenViews/NightMoves.html articolo di approfondimento sul processo sopracitato. Scripps Institution of Oceanography of San Diego: http://scrippsnews.ucsd.edu/Releases/?releaseID=837. Articolo pubblicato nel sito web dello Scripps Institution of Oceanography di San Diego (U.S.A.) che espone l’esperimento di produzione di antibiotici mediante gli enzimi sintetizzati dai batteri del fondale marino Hawaiano. Crump, M. Headless Males Make Great Lovers & Other Unusual Natural Histories 2005. Chicago, IL: University of Chicago Press. 199 p. Testo che espone saggi su alcuni particolari animali e sui loro sorprendenti comportamenti. Citato in particolare per il pipistrello vampiro e l’ispirazione per nuovi strumenti chirurgici. Chung, KK; Schumacher, JF; Sampson, EM; Burne, RA; Antonelli, PJ; Brennan, AB. Impact of engineered surface microtopography on biofilm formation of Staphylococcus aureus. 2007. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20408641. Articolo che espone il funzionamento della tecnologia Sharklet bioispirata alla pelle degli squali. •
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www.asknature.org www.ted.com/talks/robert_full_on_engineering_and_evolution.html www.ted.com/talks/janine_benyus_shares_nature_s_designs.html www.sciencedaily.com/search/?type=news&keyword=bio+inspired+ inventions&section=all&filename=&period=all&sort=relevance www.biomimicryguild.com/ www.biomimicryguild.com/janineinterview.html www.biomimicryinstitute.org/ www.asknature.org/aof/browse# www.bbc.co.uk/worldservice/science/2009/08/090813_oneplanet nature_audio.shtml www.leonardo3.net/leonardo/machines.php www.rinnovabili.it/biomimesi‐madre‐natura‐sale‐in‐cattedra‐402372 www.youtube.com www.pdfqueen.com www.einstein.yu.edu/dadachovalab/research.html moorelab.ucsd.edu/research.html www.sharklet.com/ Alla Dirigente dott.ssa Branzanti, per l’utilizzo delle aule multimediali…
Al tutor, prof.ssa Marina Pascucci, per l’aiuto e i consigli sulla realizzazione del progetto…
