Ridurre l’attrito per nuotare con fatica: questa è la strategia adottata dagli squali, che nel loro movimento ininterrotto in mare consumano tantissima energia. La pelle di questi animali si è infatti evoluta in modo da incanalare l’acqua lungo le scanalature formate dalle scaglie che ricoprono il loro corpo, minimizzando la resistenza e facilitando lo scorrimento del corpo nel fluido. Tale meccanismo è stato copiato per la realizzazione di speciali costumi da bagno per nuotatori olimpici, ispirati proprio alla pelle di squalo: alle Olimpiadi di Pechino 2008 ha indossato questo modello il pluricampione statunitense Michael Phelps, che nelle gare sportive ha vinto ben 8 ori. Le prestazioni sono state così impressionanti che, nel 2010, il massimo organo mondiale delle attività natatorie (Fina) vietò questo tipo di costume per preservare l’equità nelle competizioni.

Nei freddi mari antartici molte specie di batteri e di pesci si sono adattati a condizioni estreme, evolvendo molecole antigelo in grado di preservarli dal congelamento. Studiando, in particolare, i meccanismi di protezione di due specie batteriche, Shewanella frigidimarina e Marinomonas primoryensis, i ricercatori dell’Università del Colorado hanno scoperto che esse producono un composto specifico, il polietilene glicole-alcool polivinilico (Peg-Pva). Ispirandosi a questo meccanismo, gli scienziati hanno suggerito un utilizzo del Peg-Pva in campo edile: i test hanno confermato che, aggiungendo tale composto al cemento, il materiale diventa molto più resistente e la formazione di crepe dovute ai cristalli di ghiaccio, che si formano quando la temperatura scende sottozero, si riduce del 90%.

Resistere sballottati dalle correnti marine non è facile e per sopravvivere gli animali si sono evoluti trovando soluzioni geniali: in particolare, le spugne vitree sono sorrette da una struttura scheletrica interna in silice, che permette loro di essere flessibili e, allo stesso tempo, di non rompersi. Gli ingegneri della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science hanno avuto l’idea di replicare la struttura della spugna vitrea Euplectella aspergillum per la realizzazione di edifici, ponti e sonde spaziali ultraleggeri e resistenti. Usando la stessa quantità di materiale delle tradizionali geometrie, quella della spugna, che presenta uno scheletro a griglia quadrata con rinforzi diagonali che si intersecano a coppie, ha sopportato carichi maggiori senza instabilità: ciò permetterà, in futuro, di risparmiare sul materiale creando ugualmente strutture resistenti e più leggere.

Fare fotografie, rilevare i parametri chimico-fisici e inviare dati dall’ambiente marino è spesso complicato, specialmente nelle zone in cui sono presenti scogliere coralline e fondali rocciosi. I ricercatori dell’Università di San Diego hanno dunque messo a punto un robot, denominato Squidbot, che ha la stessa struttura morbida di un calamaro e che nuota proprio come questi animali, con un meccanismo di propulsione a getto. Costituito principalmente da un polimero acrilico, Squidbot è molto più maneggevole ed elastico rispetto ai droni tradizionali: è infatti in grado di cambiare direzione evitando collisioni e senza farsi trascinare dalla corrente. Squidbot è in buona compagnia: anche altri robot imitano le sembianze di animali marini, come quello ideato dal Max Planck Institute for Intelligent Systems, in collaborazione con l’università di Seul e quella di Harvard. Esso si muove mediante il tipico movimento ondulatorio dei pesci e presenta sottili canali sui fianchi in analogia alla linea laterale, che permettono al robot-pesce di regolare il proprio movimento a seconda della velocità del flusso d’acqua.

Vincitore del contest indetto dall’Università del Sussex nel 2022 è invece Gilbert, il robot-salmone ideato da Eleanor Mackintosh, già attivo nelle acque dei laghi inglesi per ripulirle dalle microplastiche. Gilbert filtra l’acqua mentre nuota e trattiene i rifiuti nella sua coda a tenuta stagna. Per ora, le sue dimensioni contenute e la bassa potenza non permettono il suo utilizzo in mare aperto, dove le correnti sono più intense. Tuttavia, con ulteriori miglioramenti del design e della struttura, potrebbe diventare una soluzione utile per ripulire anche le acque oceaniche.

Per via del riscaldamento globale, dovuto alle copiose emissioni di anidride carbonica prodotte dalle attività umane, sta diventando sempre più importante lo sviluppo di energie rinnovabili, tra cui l’eolico. Ingegneri di tutto il mondo si sono e si stanno tutt’oggi ancora adoperando per migliorare l’efficienza delle turbine. Una soluzione per aumentarne la portanza, ridurre la resistenza aerodinamica e migliorare la loro manovrabilità proviene proprio dal mare: ispirandosi alle pinne pettorali delle megattere, i progettisti hanno realizzato turbine eoliche dotate di piccoli tubercoli, in modo da migliorarne le caratteristiche fluidodinamiche. La presenza dei tubercoli sul bordo di entrata del profilo alare della pala crea, infatti, delle strutture vorticose che fanno diminuire lo stallo. Le megattere, però, possono cambiare forma e posizione delle loro pinne istante per istante, a seconda del movimento che vogliono compiere: il prossimo step per la creazione di turbine più efficienti sarà dunque quello mirato alla capacità di deformazione delle pale stesse.

Anche le piante possono essere una fonte inesauribile d’ispirazione per la biomimetica: ne è un esempio il progetto HYDROUSA, finanziato dall’UE, che ha inventato dei dissalatori prendendo spunto dalle mangrovie. I dissalatori “Mangrove Still” verrebbero impiegati per affrontare il problema del degrado del terreno e della scarsità di acqua in zone costiere del Mediterraneo: i prototipi generano infatti acqua distillata a partire da acqua salina, attraverso un processo di evaporazione e condensa azionato dalla luce solare.

Imitando i meccanismi con cui i crostacei cirripedi si attaccano alle superfici, un team di scienziati della Mayo Clinic e del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha ideato una nuova colla chirurgica per bloccare le emorragie e il sanguinamento di organi in meno di 15 secondi. Il biomateriale,costituito da una matrice oleosa idrofobica emorepellente e una componente proteica in grado di sigillare le lesioni, è completamente riassorbibile dal nostro corpo e in grado di sopportare pressioni anche di 350 mmHg, superando i migliori agenti emostatici commerciali oggi in uso per le rotture dell’aorta. Chi lo avrebbe mai detto che un piccolo crostaceo potesse aiutare dei pazienti in caso di emorragie?

Questi sono solo alcuni dei numerosissimi esempi che possiamo fare nell’ambito della biomimetica. D’altronde, Einstein affermava che “Ogni cosa si possa immaginare, la Natura l’ha già creata”: perché dunque non prendere ispirazione dal mare per migliorare, in modo sostenibile, la nostra vita?

• https://tech4future.info/biomimetica-natura-tecnologie-avanzate/
• https://carnegiemnh.org/biomimicry-is-real-world-inspiration/#:~:text=Perhaps%20the%20most%20famous%20example%20of%20biomimicry%20is%20Velcro
• https://edesabata.wordpress.com/2008/08/18/olimpiadi-il-costume-degli-squali/
• https://www.hydrousa.org/
• https://cordis.europa.eu/article/id/428528-mangroves-in-the-battle-against-land-degradation-and-water-scarcity/it
• https://www.fnob.it/2021/08/24/dai-cirripedi-una-nuova-colla-che-blocca-le-emorragie/
• Yuk, H., Wu, J., Sarrafian, T.L. et al. Rapid and coagulation-independent haemostatic sealing by a paste inspired by barnacle glue. Nat Biomed Eng 5, 1131–1142 (2021). https://doi.org/10.1038/s41551-021-00769-y
• https://www.scubaportal.it/vi-presentiamo-squidbot-il-robot-calamaro/
• https://www.fnob.it/2021/02/19/robot-ispirati-alle-meduse-e-ai-calamari-per-controllare-gli-ambienti-marini-piu-fragili/
• https://www.greenme.it/scienza-e-tecnologia/robo-pesce-mangia-microplastiche-progetto-universitario/