Wat je van dieren imiteren kan

Wat hebben de sluipwesp, wolf, boomkikker en termiet met elkaar gemeen? Meer dan je denkt! Steeds meer technologieën voor de mens worden namelijk geïnspireerd door het dierenrijk. Hoe leer je van de natuur?

Kijk! Een boomkikker. Daar aan het plafond. Hoe blijft het zo zitten op dat gladde oppervlak? Je zou denken dat het dier eraf glijden zou, maar dat is niet waar. Ze zullen een soort verfijnd systeem in hun vingers hebben, dat ze grip geeft zonder zich vast te klampen. Het verwondert en inspireert. Kun je dat systeem niet toepassen op een nieuwe uitvinding? Daarvoor duiken we in de wondere wereld van biomimicry.

Imiteren van de natuur

Biomimicry (biomimetica in het Nederlands) betekent letterlijk het imiteren van biologische ideeën om menselijke toepassingen uit te vinden, ze te verbeteren en duurzamer te maken. Zo laat biomimetica-onderzoeker dr. Dimitra Dodou van de TU Delft zich inspireren door dieren om nieuwe medische hulpmiddelen te ontwerpen. Gebiologeerd keek ze ooit naar de sluipwesp. Deze wesp plaatst haar eitjes met een zogenaamde legboor onder de huid van een slachtoffer. Zo’n legboor is ongekend flexibel en kan een grote hoek maken zonder ergens af te breken. Dat is interessant voor chirurgen. Bij kijkoperaties willen zij namelijk zoveel mogelijk onderhuidse ruimte kunnen ontdekken met een enkele prik door het oppervlak. Dodou en haar team onderzochten, imiteerden, testten en verbeterden de legboortechnologie van de wesp. Het resultaat: een ultradunne, stuurbare naald, die bijna niet te breken is.

Hoe inspireert een sluipwesp tot een nieuwe generatie chirurgische naalden?

Termietenheuvels

Biomimicry wordt niet alleen toegepast in de medische wereld, maar ook in architectuur. Architect Lydia Fraaije werkt altijd op basis van biomimicry. Zij laat zich zo veel mogelijk inspireren door technieken en wijsheden uit de natuur. Het doel is altijd het meest duurzame product. Fraaije: “We maken op een duurzame manier gebruik maken van ecosystemen. En daar moeten we de natuur ook credits voor geven.” Dat betekent onder meer dat de natuur van ons milieubewustzijn terugverdiend. “We proberen de natuur iets terug te geven.”

Zo probeert ze de airco van gebouwen te verduurzamen door af te kijken bij termietenheuvels. Termieten bouwen lange, uitpuilende schoorstenen bovenop de huizen waarin ze leven. Die torens krijgen bovenin een temperatuur van ongeveer 30 graden Celsius dankzij de warmte van de zon. Ruimtes aan de grond blijven van nature koeler, daar zitten openingen voor luchttoevoer. De koude lucht trekt automatisch naar warm en dus van onderaf via de torens naar buiten. Het voorziet de tunnels continu kosteloos van ventilatie.

Fraaije verwerkte dit idee in haar eigen eco-woning, vita pura genaamd. Door de juiste plekken in haar huis bloot te stellen aan warm zonlicht, kan een koude luchtstroom de binnenkamers op zomerdagen afkoelen, zonder toegevoegde energie.

Boomkikkers

Kan zoiets ook met de plakvoeten van de boomkikker? Jazeker. De kleefpootjes inspireerden Dodou en haar team tot een nieuwe generatie grijpers. Hier was het juiste gebruik van materiaal de focus. “We kwamen erachter dat de vorm van het materiaal een functie heeft. Een boomkikker (wat een zacht, flexibel wezen is) blijft plakken op stijf materiaal”, vertelt Dodou. Met hulp van onderzoekers uit Wageningen ontrafelde zij de spierstructuren in de kikkervoetjes. De spierlijnen lopen tegen de grijprichting in. Aangespannen veroorzaken die lijnen genoeg weerstand voor een flinke grip. “Zo kwamen we op de toepassing van zachte kussentjes, met eigenschappen die niet in dezelfde richting gaan. We pasten het toe in een grijper, voor een veilige en zachte greep op kwetsbare weefsels.’’

Nieuwe wolven

Uit de voorbeelden blijkt wel: moeder natuur is een interessante database voor ideeën. Maar de kracht zit niet alleen in het gebruik maken van de natuur zoals hierboven beschreven.

Een mooi voorbeeld van natuur op z’n meest inspirerend is een experiment met wolven in Yellowstone National Park, in de Verenigde Staten. Rond het eind van de twintigste eeuw werden wolven geherintroduceerd in het gebied, nadat ze er eerder uit waren verdwenen. Het had grote gevolgen. De wolven bewerkten dat herten niet meer op sommige plekken gingen grazen. De natuur begon daar op te bloeien. Er kwam daar meer plek voor vogels, maar ook bevers en otters namen hun intrede. Konijnen en muizen doken op, waardoor ook weer meer haviken en vossen tevoorschijn kwamen. Zelfs de rivieren veranderden in positieve zin. Het water meanderde minder in dit nieuwe ecosysteem, werd stabieler. Voor de dieren in het park werd het makkelijker te overleven.

Hoe kan een roedel wolven de ligging van rivieren veranderen?

Samenwerking

Het voorbeeld van de wolven laat zien hoe onderdelen van een groter geheel met elkaar zijn verbonden. Het spreekt dan ook haast als vanzelf dat samenwerken een groot onderdeel is van biomimicry.

Om ingewikkelde technologieën uit de natuur echt te doorgronden móet je wel verschillende disciplines samennemen, zoals ecologie, materiaalkunde en civiele techniek. Een goede biomimicry-onderzoeker maakt de vertaling. Vandaar stopt Dodou tijd in het vertalen van vaktermen, zodat ideeën uit de ene discipline overeenkomen met ideeën uit de andere. Neem de eigenschap om jezelf schoon te maken – nuttig voor elk apparaat: geen opgebouwde rotzooi, duurzamer gebruik. Technologen praten dan over ‘self-cleaning’. Maar wil je leren hoe de natuur dat doet? Dan moet je in de wetenschappelijke literatuur op zoek naar wat biologen ‘grooming’ noemen – uiterlijke verzorging.

Veel van de oplossingen voor ’s werelds grootste uitdagingen zijn verdeeld over meerdere hersenpannen. Enkel de verbinding moet worden gemaakt. “Alleen op die manier kun je elkaars onderzoek versterken”, besluit Dodou. Fraaije voegt toe: ”Door samen te werken inspireren we elkaar.”

Dit artikel van Lisanne Steenbeek verscheen eerder bij Studium Generale Utrecht.