Wat heeft natuur met techniek te maken?

Je zult verrast zijn als je er bij stil staat wat de mens kan leren van de natuur. En al geleerd heeft, als het om techniek gaat. In de natuur bestaan heel slimme oplossingen voor bijvoorbeeld voortbewegen, boren, filteren, pompen, isoleren, vasthechten, repareren, beschermen en nog veel meer.

Het toepassen van biologische techniek in menselijke techniek wordt wel ‘bionica’ of ‘biomimicry’ genoemd. Ten opzichte van onze techniek gebruikt de natuur bijna altijd minder energie en minder materiaal. Zo vind je dus een duurzamere oplossing voor een technisch probleem als je eerst gaat kijken hoe de natuur het oplost. We beseffen steeds meer dat grondstoffen op kunnen raken en ook energieverbruik vaak ten koste gaat van onze wereld. In de techniek heeft men te vaak gelet op meer geld verdienen, in plaats van vernieuwen om een duurzame toekomst te creëren.

Afbeelding: Pethan

De klis als inspiratiebron

De meesten van jullie hebben wel bionica aan hun jas of schoenen: klittenband. De Zwitserse ingenieur George de Mestral maakte regelmatig een wandeling door het Alpenlandschap. Bij thuiskomst kleefden er klitten aan zijn kleren en zijn hond. Jullie kennen vast wel de zaden van de klis of klit. Ze zijn zo gebouwd dat ze gemakkelijk aan dierenvacht hechten en zich zo kunnen verspreiden. Bij onderzoek onder de microscoop zag de ingenieur vele kleine haakjes die gemakkelijk aan pluizige dingen vastgrijpen. Dit gaf hem het idee voor een vergelijkbaar systeem om materialen met elkaar te verbinden en weer los te maken. Het duurde nog zo’n 10 jaar voordat het kon worden gemaakt, maar inmiddels is het wereldberoemd.

‘Plakken’ als een gekko

De gekko is een hagedis die zonder moeite op gladde muren en plafonds loopt. Hoe kan dat toch? Gebruikt het beestje lijm? Zuignapjes? Haakjes? Pas toen de voetjes onder een sterk vergrotende elektronenmicroscoop werden bekeken, werd het raadsel opgelost. Hun geheim bestaat uit miljoenen flexibele haartjes onder elke poot. Ieder minuscuul haartje heeft een aantrekkende kracht met het oppervlak waar het op loopt via de zogenaamde vanderwaalskrachten. Hoewel de aantrekkingskracht van elk haartje gering is, is het totale effect van de miljoenen haartjes voldoende om deze reptielen ondersteboven te laten bungelen, zelfs aan één pootje. Toepassingen zijn te vinden in gekko-plakband, gekko-robots om ramen van wolkenkrabbers te wassen en andere zaken waarin het fijn is te ‘plakken’.

Varen met een dolfijnenstaart

Dieren hebben een energiezuinige manier van voortbewegen. Als we hier van leren kan vaak flink worden bespaard op brandstofkosten. Het binnenvaartschip MS Triade wordt niet voortbewogen met een schroef, maar met een vleugel, die als een dolfijnenstaart door het water beweegt. Hierdoor wordt zo’n 35-50 % bespaard op brandstof. Het schip kan zo ook goed in ondiep water varen. De vleugel zorgt dat het schip rustiger vaart bij eenzelfde snelheid, wat fijn is voor de passagiers, maar ook voor de vissen in het water. In 2013 ontving de bedenker, het ingenieursbureau O-foil, uit handen van Virgin-oprichter en milieuactivist Richard Branson de tweede prijs in de Green Challenge van de Nationale Postcode Loterij voor zijn bijdrage aan het verduurzamen van de scheepvaart.

Afbeelding: DAMASA

Gestroomlijnd als een ijsvogel

In Japan rijdt één van de snelste treinen van de wereld: de Shinkansen Bullet rijdt wel 300 km/u. Op zijn weg komt de Shinkansen regelmatig tunnels tegen en daar deed zich een probleem voor: iedere keer als de trein een tunnel verliet was er een knal te horen, net als een vliegtuig dat door de geluidsbarrière gaat. De ‘bullet’ deed namelijk zijn naam eer aan en was gevormd als een stompe kogel. Door de enorme snelheid drukte de trein alle lucht samen in de tunnel, die er aan de andere kant vervolgens letterlijk uit knalde. Niet fijn voor de trein, de passagiers en de omwonenden in een straal van 1 km. De oplossing werd gevonden in de ijsvogel. Die duikt heel soepel het water in door er als het ware in te ‘snijden’. Zo veroorzaakt hij geen rimpeling. Bij een stompe snavel zou het prooivisje gewaarschuwd zijn en wegvluchten. Door de voorkant van de trein hetzelfde model te geven als de snavel van het beestje, werd die veel stiller. Ook werd de trein tot 10 procent sneller en verbruikte 15 procent minder energie.