21-07-2015 - Kennispagina uit het dossier Duurzaamheid over biomimicry.

Biomimicry – een samenstelling van de latijnse woorden bios (leven) en mimesis (imiteren) – laat zich als discipline misschien het best uitleggen als een ontwerp- en innovatiestrategie waarbij als primair voorbeeld elementen uit de natuur genomen worden. De reden voor de keuze van dit model is eenvoudig: natuurlijke processen (buiten de invloedssfeer van de mens) zijn in principe 100% duurzaam.

Daarbij maakt de natuur een ontwerpproces door van nu al ongeveer 3,8 miljard jaar. Zij heeft gedurende die periode voortdurend naar diversiteit en rijkdom gestreefd door middel van creativiteit. Door natuurlijke selectie hebben de resultaten van dit proces een voortdurende reeks tests doorstaan. Ze hebben zich door middel van variatie aangepast aan onder andere verandering van leefomgeving en hun natuurlijke vijanden. Het overleven van gunstige variaties heeft geleid tot de meest geniale uitvindingen en oplossingen bij organismen. Deze bevatten hierdoor informatie van onschatbare waarde.

De leer van de biomimicry onderkent deze waarde en tracht de informatie die in de natuur besloten ligt te doorgronden en toe te passen binnen tal van, al dan niet ontwerpgerelateerde, vakgebieden. De natuur wordt binnen de biomimicry-leer tevens gezien als maatstaf; innovaties worden beoordeeld op grond van een reeks duurzame criteria waaraan organismen in de natuur ook voldoen.

In 1997 verscheen het boek Biomimicry, Innovation Inspired by Nature, geschreven door biologe Janine Benyus. Dit boek heeft de basis gelegd voor de mondiale verspreiding van biomimicry. Samen met Dayna Baumeister heeft zij de Biomimicry Guild opgericht, een organisatie die zich geheel richt op de toepassing en verspreiding van het biomimicry-concept. De laatste tien jaar hebben zij deze benadering door middel van onder meer het geven van talloze lezingen en workshops wereldwijd weten te ontwikkelen tot een breed geaccepteerde innovatiestrategie.

Strategie

Een biomimicry-waardig ontwerp volgt de uitgangspunten die in natuurlijke ontwerpen ligt besloten. Dit betekent dat het:

- zonne-energie gebruikt

- alleen de energie gebruikt die het nodig heeft

- een vorm heeft die aansluit op functie

- alles hergebruikt

- symbiose beloont

- de diversiteit spaart

- vraagt om lokale expertise

- overmatigheden van binnenuit beheerst

- grensverleggend is

(Benyus, 1997)

De doelstellingen van biomimicry hebben een holistisch karakter. Om te voldoen aan de voorwaarden waaraan natuurlijke processen voldoen, dient niet alleen een natuurlijk principe geïmplementeerd te worden – zoals gebeurt bij de meeste biomimicry-achtige ontwerpen – maar zal het hele ontwerp-, vervaardigings- en gebruiksproces (en hergebruiksproces, tot in het oneindige) een 100% duurzaam karakter moeten hebben. Deze voorwaarde zullen – in ieder geval in de nabije toekomst – nog niet haalbaar zijn.

Het streven naar een zo volwaardig mogelijke vorm van biomimicry komt in de huidige ontwerppraktijk wel steeds vaker voor. Een van de eerste problemen waar men tegenaan loopt – de communicatie tussen de disciplines biologie en design – wordt bijvoorbeeld aangepakt met talrijke workshops, intermediaircursussen en de ontwikkeling van gespecialiseerde interdisciplinaire vakgroepen binnen de betreffende vakgebieden. De praktijk biedt echter vooralsnog wel interessante maar nog steeds onvolledig biomimicry-waardige voorbeelden. Toch zijn ze zeker het vermelden waard doordat de toepassing van alleen al een aantal biomimicry-elementen in ontwerpgerelateerde oplossingen zulke vernieuwende resultaten oplevert.

Concrete voorbeelden

Het concept biomimicry op zichzelf is niet nieuw. Hieronder volgen eerst een aantal voorbeelden uit de geschiedenis van het ontwerpen waarin biomimicry-elementen terug te vinden zijn:

– De 'biomorphic analyses' uit het boek Design for the real world van Victor Papanek.

– De door R. Buckminster Fuller's uitgewerkte strategie van 'tensegrity', die in de natuur veelvuldig voorkomt: het gebruikmaken van zowel trek- als drukkrachten bij draagconstructies (bijvoorbeeld zijn geodesic domes).

– Georges de Mestral's klitteband: 'waarom blijven die klitten zo stevig aan mijn hond plakken?'

– Leonardo da Vinci wordt door sommigen beschouwd als 'biomimicist' vanwege de manier waarop hij vogels en insecten bestudeerde voor het ontwikkelen van een vliegmachine.

De innovaties die nu onder de noemer van biomimicry vallen zijn redelijk gespecialiseerd van aard. De huidige technologie heeft een niveau bereikt waarbij onderzoek naar natuurlijke processen en materialen zelfs kan worden verricht op nanometrische schaal, zoals de 'silicon-based nanotubes' in verschillende vormen en maten, geproduceerd door levende eencellige wieren. De toepassing hiervan reikt van medische instrumenten voor het toedienen van medicijnen voor specifieke doelgebieden in het lichaam tot verwerking in zonnecollectoren voor kunstmatige fotosynthetische processen.

Ook wordt veel onderzoek gedaan naar de aerodynamica van sommige organismen, met als succesvolle ontwerpresultaten bijvoorbeeld de Japanse bullet train met zijn kop als die van een ijsvogel (minder luchtweerstand en minder geluid bij het uitrijden van een tunnel), de 'bionic' Mercedes Benz in de vorm van een koffervis (ruim en aerodynamisch gecombineerd) en de wieken met bobbels van windmolens, zoals de bobbels op de vin van de walvis (minder luchtweerstand). Het bedrijf PAX Scientific heeft een stroomlijnprincipe ontwikkeld dat gebaseerd is op natuurlijke modellen als de Fibonacci-reeks en de gulden snede. Dit principe kan worden toegepast op concrete ontwerpen als ventilatoren, pompen en motoren, waarbij een rendement van 15% op elektriciteitsverbruik kan worden gehaald. 

Foto: Hor-Gil Hur, GIST.