En un mundo cada vez más preocupado por la mejora de los procesos productivos orientados a la sostenibilidad industrial, la Biomímesis emerge como una solución de futuro para mejorar la eficiencia energética de las infraestructuras. La aplicación de esta ciencia, que se inspira en los diseños que nos ofrece la naturaleza para producir soluciones sostenibles e innovadoras, está teniendo cada vez más aceptación en las estrategias de edificación con el desarrollo de materiales, técnicas y tecnologías compatibles con la biodiversidad.
“La Biomímesis nos enseña a estudiar la naturaleza como fuente de inspiración, capaz de dar respuesta a nuestros desafíos a través de los miles de ejemplos que existen de soluciones biológicas de adaptación”, señala Marlén López, arquitecta y directora del Laboratorio Biomimético, que destaca que esas estrategias son a menudo complejas, multifuncionales y altamente receptivas, pero con un importante impacto sobre el entorno ya que, al requerir menos energía para su construcción y funcionamiento, a la larga producen menos residuos.
Esta ciencia tiene un gran porvenir en los sectores de la arquitectura y la construcción, ya que la tendencia industrial en general se dirige al ejercicio profesional desde el respeto medioambiental. “Uno de sus grandes retos sería lograr cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), tratando de minimizar el impacto y dando respuesta a los desafíos sociales y energéticos que enfrenta la humanidad”, sostiene Marlén López.
Con un futuro prometedor, la inspiración de la naturaleza para crear grandes obras no es algo nuevo, sino que importantes arquitectos han acudido a ella para desarrollar edificaciones basadas en estructuras de organismos naturales: el Palacio de Cristal, de Joseph Paxton, cuyo diseño fue inspirado por los patrones estructurales de la hoja de un lirio gigante; la obra de Antoni Gaudí, en la que se repiten constantemente elementos que copian las formas de los seres vivos: la espiral como una forma de crecimiento natural o las geometrías regladas alabeadas en las estructuras para optimizar la eficacia material; o el diseño estructural bioinspirado desarrollado por Buckminster Fuller o Frei Otto.
Infraestructuras biomiméticas
El Palacio de Cristal, situado en el madrileño parque del Retiro, está inspirado en un diseño del siglo XIX de Joseph Paxton, basado en los patrones estructurales de la hoja de un lirio gigante
Sin embargo, ha sido en los últimos años cuando se han comenzado a desarrollar diversos trabajos de investigación con aplicaciones a la construcción. “A través de la Biomímesis podemos encontrar soluciones en el mundo natural para construir estructuras más eficientes, fabricar materiales, crear sistemas de consumo cero, gestionar recursos como el agua, controlar el confort
térmico o producir energía para los edificios”, referencia la directora del Laboratorio Biomimético.
Existen numerosos ejemplos de infraestructuras biomiméticas en el mundo, como, por ejemplo:
– El Centro Eastgate. Está en Harare (Zimbabue) y alberga un complejo de oficinas y un centro comercial. Está inspirado en la estructura interna de los termiteros con el fin de lograr un sistema de ventilación y refrigeración pasiva. El proceso de termorregulación consiste en la reducción de ganancia térmica mediante el acristalamiento limitado, los salientes profundos y la masa del edificio, además de la refrigeración nocturna a través de corrientes de aire convectivas. Aunque estas técnicas pasivas no son capaces de lograr todo el control climático del edificio, sí que son responsables de beneficios como el 10% de ahorro por adelantado en los costos de construcción al no comprar sistemas de aire acondicionado o un 35% menos de gasto energético anual, comparándolo con edificios de la zona.
– La torre Gherkin. Está en Londres (Reino Unido) y gracias a la imitación del sistema respiratorio de las esponjas marinas y las anémonas de mar, dispone de un engranaje de ventilación inteligente que proporciona aire a toda la torre de una forma eficiente que consume menos energía. Utiliza una doble fachada dividida en un exoesqueleto ligeramente separado de las paredes interiores, que crea canales de aire internos. En verano, el calor que se forma dentro del edificio huye y no suben las temperaturas, y en invierno este sistema de ventilación mueve la calefacción por todo el edificio con más facilidad. Esta estructura permite el ahorro de un 50% de energía respecto a torres de oficinas de dimensiones similares.
– La Casa BIQ. Es un edificio en Hamburgo (Alemania) en cuya fachada hay incorporadas multitud de algas microscópicas que viven y crecen en su interior. Estos organismos controlan la luz que penetra y obtienen nutrientes y dióxido de carbono a través de un circuito de agua integrado en el edificio para facilitar la fotosíntesis. Tras este proceso se recogen y se transforman en biomasa, produciendo biogás para dar energía al edificio y reduciendo el consumo de energía en un 50%.
– El Sahara Forest Project. Aún en desarrollo, consiste en instalaciones de alta tecnología para el cultivo, desalación de agua e instalaciones fotovoltaicas, que permita la reforestación de zonas desérticas. Todo ello mediante la interconexión de sistemas de bajas emisiones de residuos, partiendo de una fuente: el mar. Se espera que este complejo hidrológico de 20 hectáreas en el desierto produzca 130.000 kilos de vegetales al año.
Tecnología adaptativa
Junto con otras áreas como la sostenibilidad o la nanotecnología verde, la Biomímesis “marcará los avances en investigación e innovación futuras”, aportando metodologías y soluciones a campos tan dispares como el de la medicina, la robótica, la energía, la biotecnología o la inteligencia artificial. “En el sector de la construcción los avances vendrán determinados por la innovación en los procesos de fabricación y los materiales, lo que permitirá desarrollar un tipo de arquitectura más sostenible y autosuficiente, con capacidad de regeneración e interacción con su entorno”, destaca la arquitecta.
No obstante, la falta de adaptación de los edificios, con soluciones estáticas en fachadas frente a factores ambientales cambiantes, se traduce en el 33% de las emisiones de carbono por parte del sector de la construcción. La clave está, como señala López, en la implementación de una nueva arquitectura adaptativa, necesaria para mejorar el rendimiento energético, no solo a nivel operativo, sino también en ámbitos de construcción, materiales o funcional. De esta forma se convertirán en infraestructuras dinámicas, capaces de ajustarse a la climatología de su entorno, regulándose automáticamente gracias a aplicaciones de inteligencia artificial.
La Biomímesis tiene un gran aliado en los nuevos softwares de diseño paramétrico y las nuevas tecnologías de fabricación, como la impresión 3D o el corte láser, que permiten implementar diseños inspirados en la naturaleza minimizando la generación de deshechos.
También toma gran relevancia la innovación en la ciencia de los materiales, “donde la Biomímesis está cada vez más presente”, lo que definirá en ciertos aspectos el futuro de la fabricación y la construcción, como el uso de componentes activos y sistemas sensibles con capacidad de reaccionar al medio y deformarse con el paso del tiempo, dependiendo de los diferentes estímulos ambientales.
Desafíos futuros
Como en cualquier otra disciplina, el uso de una metodología es fundamental para el éxito en la implementación técnica del producto o proceso final. En el caso de la Biomimética se hace especialmente necesaria pues, a pesar de que los sistemas encontrados en la naturaleza ofrecen una gran base de datos, estrategias y mecanismos que pueden implementarse en el diseño, la selección de dichos modelos naturales y su transferencia tecnológica es un desafío al que se enfrentan los ingenieros y arquitectos.
Para llevar a cabo estos avances, existen diversos grupos de investigación a lo largo del mundo que apuestan por la creación de redes de carácter internacional, como el Institute of Building Structures and Structural Design de la Universidad de Stuttgart, que se unen a destacados arquitectos que están innovando en la materia, como Achim Menges, Neri Oxman o Michael Pawlyn.
La Unión Europea también ha apoyado el desarrollo de esta disciplina, con la financiación de proyectos como el Hypermembrane-Demo, que pretende la construcción de edificaciones incorporando una estructura auto sustentada y flexible, basada en membranas de etileno-tetrafluoretileno, que permiten reacciones independientes en la estructura ante cambios de temperatura.
La investigación e innovación en los procesos y materiales constructivos vislumbra un futuro “más orgánico, sostenible e inteligente de forma natural, a través de sistemas y materiales con capacidad de adaptarse, interactuar, autorepararse y reciclarse”. También tendrá aplicaciones en el campo del urbanismo -como la movilidad, el crecimiento orgánico o la conexión evolutiva entre diferentes zonas de la ciudad- a través de los algoritmos evolutivos y de crecimiento orgánico encontrados en el mundo natural.
Principios de la biomímesis
Ha colaborado en este artículo…Marlén López es arquitecta biodigital y directora del Laboratorio Biomimético. Se graduó en la Escuela de Arquitectura de la Universidad de La Coruña (ETSAC) en 2008, estudió un Master en Arquitectura Biodigital, ESARQ, UIC, Barcelona, desarrollando la tesina final en “Arquitectura biodigital emergente”.
En 2017 presentó su tesis doctoral “Envolventes arquitectónicas vivas que interactúan con su entorno. Naturalizando el diseño”, en el Departamento de Ingeniería de Construcción y Fabricación, Universidad de Oviedo, obteniendo el Cum Laude y con Mención Internacional por la University College London (UCL).
A lo largo de doce años de experiencia, como arquitecta e investigadora (en el ámbito privado y público), ha desarrollado varios proyectos arquitectónicos y proyectos de investigación, y ha reunido más de 300 horas de enseñanza, publicaciones, ponencias y conferencias en congresos internacionales. Además, ha formado parte de diferentes exposiciones y ha recibido premios.
