LO SQUALO , LA STAMPA 3D E I SISTEMI VALVOLARI PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI
L ’ osservazione della natura permette di lasciarsi ispirare per diverse innovazioni tecnologiche . Una volta osservato in natura quanto è di interesse , i ricercatori possono poi utilizzare tecnologie come la scansione CT ( tomografia computerizzata ) e la riproduzione con stampa 3D per mettere a punto nuovi prodotti e processi . Questo è quanto fatto da un team di ricercatori dell ’ Università di Washington e Università della California che si è lasciato ispirare dall ’ intestino a forma di spirale in una specie di squalo per testare l ’ efficienza di diversi sistemi a valvola . L ’ intestino a spirale presente in squali , razze e in generale nel superordine dei Batoidei ( pesci cartilaginei ), rallenta il transito del cibo digerito e fornisce un ’ area superficiale maggiore per l ’ assorbimento dei nutrienti . I dati morfologici ottenuti dalla scansione CT sono poi stati analizzati dal punto di vista evolutivo , della dieta e in un contesto funzionale . Sono state fatte prove su rendering tridimensionali per analizzare il flusso rallentato nell ’ intestino , così da poter valutare l ’ uso potenziale di questa tipologia di struttura nelle valvole industriali , in particolare imitando la valvola ( o condotto valvolare ) di Tesla . Questi organi a forma di spirale rallentano il movimento del cibo e lo dirigono verso il basso , basandosi sulla gravità e sulla peristalsi , la contrazione ritmica della muscolatura liscia dell ’ intestino . L ’ intestino avrebbe lo stesso funzionamento della valvola brevettata da Nikola Tesla nel 1920 . Queste strutture presentano anche flussi asimmetrici , favorendo il flusso lungo il percorso digestivo . I modelli biomimetici semplificati stampati in 3D di intestini spiraliformi di squalo sono stati utili per misurare il flusso di vari fluidi attraverso queste strutture in entrambe le direzioni . Stampando poi questa struttura con materiali più morbidi , i ricercatori hanno indagato l ’ interazione tra deformazione del tubo e portata . I risultati di questa lunga ricerca sono importanti perché potranno essere utilizzati per progettare strutture che richiedono il controllo del flusso e del pompaggio dei fluidi . La capacità di controllare la direzione di flusso ha un potenziale significativo nelle applicazioni ingegneristiche : tubazioni industriali , robotica morbida , dispositivi microfluidici , impianti medici . Potrebbe dunque essere utile nelle industrie alimentare , medicale e farmaceutica e dell ’ energia .
OSSERVARE ED EMULARE LA NATURA COME SISTEMA O COMUNITÀ BIOLOGICA PERMETTE DI CREARE SISTEMI SOSTENIBILI NEL CAMPO DELL ’ ENERGIA , DELLE INFORMAZIONI E DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE
biologico a bassi livelli di biodiversità , in occasione di flussi eccedenti di energia e materia e si caratterizzano per elevate prolificità e mortalità . Ci sono poi le specie a strategia A , con capacità di adattamento e sopravvivenza in ambienti estremi , la densità della popolazione è bassa o fluttuante e gli individui spendono energia soprattutto nell ’ adattamento e nella propria sopravvivenza . Le specie definite a strategia K necessitano di condizioni ambientali in equilibrio , con alti livelli di biodiversità e flussi di materia ed energia stabili e colonizzano stabilmente un ecosistema , seppur con una notevole competizione . Le specie a strategia K hanno quindi il sopravvento sulle specie delle altre strategie negli ecosistemi maturi e più produttivi . Nel corso di miliardi di anni , la selezione naturale ha portato allo sviluppo e all ’ adozione delle strategie vincenti da parte degli ecosistemi più maturi e complessi . Per vincere le sfide industriali , sociali ed ecologiche attuali si potrebbe guardare a quanto la natura ha dunque fin qui fatto . L ’ adozione di soluzioni che guardano alla biomimesi può portare il sistema economico totalmente sulla strategia K , su condizioni di stabilità . Ecco allora che dovremmo traslare sul nostro sistema industriale alcune strategie che la natura ha messo già a punto e in alcuni casi già sta accadendo . Utilizzo dei rifiuti come risorsa . L ’ economia circolare passa per il riuso , il riciclo e il ricondizionamento . Molti sono gli esempi dal mondo dell ’ elettronica , degli elettrodomestici e nell ’ automotive per quanto riguarda il ricondizionamento ., mentre il packaging è l ’ esempio migliore per il riciclo . Il riuso è una pratica che si sta diffondendo maggiormente in questi ultimi anni . Diversificazione e cooperazione per usare tutte le potenzialità , senza depauperarle , dell ’ habitat . Cresce il numero di alleanze e collaborazioni volte al recupero dei prodotti e dei materiali e più frequente è la progettazione di prodotti che si possano disassemblare e recuperare . Molte sono le industrie che si impegnano affinché nulla sia più considerato rifiuto e tutto sia invece nuovamente utilizzato e affinché le risorse finite non vengano esaurite . Tuttavia ancora molto deve essere fatto . Raccogliere e utilizzare in modo efficiente l ’ energia . L ’ energia rinnovabile è una fonte inesauribile e la produzione di energia attraverso pannelli solari e fotovoltaici , pale eoliche e sistemi per trarre energia dal mare si diffonde . Anche per questi si può guardare a quanto la natura ha già fatto , come nel caso delle megattere . L ’ agilità di questi cetacei è dovuta alle grandi pinne pettorali dotate di protuberanze , dette tubercoli , che conferiscono loro una notevole efficienza . I tubercoli infatti migliorano le caratteristiche fluidodinamiche delle pinne stesse . Esistono applicazioni che richiamano questa struttura su turbine eoliche e turbine marine . Ottimizzare piuttosto che massimizzare . Utilizzare il minimo necessario di materiali . Le politiche e le azioni volontarie e le alleanze tra industrie , tutte stanno portando a lavorare più sulla qualità che sulla quantità , a differenza dell ’ approccio che è prevalso nel XX secolo . Nel settore degli imballaggi , ad esempio , si sviluppano soluzioni dal peso estremamente ridotto e cresce la percentuale di materiali riciclati , maggiore nel
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