Investigaciones

Tecnologías bioinspiradas

Científicos argentinos desarrollaron herramientas de labranzas inspirándose en la morfología del cascarudo. Un reconocimiento internacional.
Verónica Salamanco - Redacción Chacra

El cascarudo o bicho torito, este insecto tan común en la región, fue la fuente de inspiración de técnicos del INTA y de la UTN que se detuvieron a estudiar su desplazamiento y descubrieron que no arrastra residuos ni le queda tierra en sus patas al caminar. Inspirados en la propiedad antiadherente de su cuerpo, los investigadores idearon una superficie similar para herramientas de laboreo, que aumenta su rendimiento y ahorra energía.

“Los sistemas naturales trabajan con el principio de energía mínima que implica, básicamente, realizar el menor esfuerzo posible para mantenerse durante más tiempo y de un modo eficiente”, aseguró Eduardo Favret, especialista en biomimetismo del Instituto de Suelos del INTA Castelar. Biomimetismo, biónica o biomimética, son términos que aparecieron en los años 50 y 60 del siglo pasado para explicar las tecnologías bio-inspiradas. La idea central de esta disciplina es la siguiente: un sistema biológico, sea vegetal o animal, tiene una determinada propiedad funcional, y el interés radica en llevar esa propiedad funcional a un sistema artificial. A ese desarrollo o proceso se lo denomina biomimetismo. “Leonardo Da Vinci, considerado el padre de la biomimética, estudió el vuelo de los pájaros para crear un sistema artificial que le permitiese al hombre volar. La propiedad funcional es el vuelo, el sistema biológico es el pájaro y el sistema artificial el ornitóptero”, ejemplificó Favret.

En este desarrollo, los técnicos observaron que gracias a las características topográficas de su superficie cuticular, el cascarudo es capaz de desplazarse sin que el suelo se le adhiera, con el consecuente ahorro de energía. “Nuestro trabajo se basó en trasladar esta premisa a la labranza agrícola, donde la adhesión de tierra a la herramienta tiene un efecto negativo”, continuó, “Si la herramienta al desplazarse va concentrando suelo en su superficie se genera una fuerza de arrastre mayor. La fricción suelo-suelo es mayor que la fricción metal-suelo”.

El rediseño de la púa escarificadora convencional lisa consistió en agregarle cavidades de 2 milímetros de diámetro distribuidas hexagonalmente. Esta modificación aumentó su rendimiento entre un 5 y un 7 % con respecto a la convencional. Este ahorro en la fuerza de tracción, a su vez, repercute en la eficiencia energética y, consecuentemente, en el ahorro de combustible y horas de trabajo. “Se pueden trasladar estas modificaciones a otras herramientas que trabajen en contacto con el suelo, como las cuchillas labrasurco o surcadores, a fin de disminuir la adherencia del suelo y aumentar el rendimiento”, agregó.

El diseño biomimético de la superficie de la herramienta agrícola recibió la patente Modified Surface Topography for an Agricultural Tool de la Oficina de Patentes y Marcas Registradas del Departamento de Comercio de los Estados Unidos. Este organismo tiene la responsabilidad de promover el progreso de las ciencias y las artes, asegurando a los inventores el derecho exclusivo de sus inventos por un tiempo limitado.

Infinitos ejemplos para imitar

“La naturaleza está llena de ejemplos. Superficies que no reflejen la luz, como es el caso del ojo de polilla y otros lepidópteros, son muy útiles para diseñar celdas solares sumamente eficientes”, señaló el biomimetista, “También hay superficies que no se mojan, denominadas superhidrofóbicas o autolimpiantes, como las hojas de la planta del loto (Nelumbo nucifera) o del taro (Colocasia esculenta). Éste es un interesante ejemplo, uno observa, cuando salpica las hoja de esas plantas con agua, que se forman gotas cuasi esféricas sobre la superficie, gotas muy inquietas, apenas uno mueve la hoja las gotas se desplazan llevándose consigo las partículas de suciedad (de ahí el término de autolimpiante). El investigador se pregunta cuál es la razón de tal comportamiento, para poder trasladar esa propiedad funcional (la no-mojabilidad) a otras superficies, como metales o polímeros. Para ello analiza las características físicas y químicas de la superficie de la hoja mediante microscopía y técnicas espectroscópicas. Llega a comprender entonces que estas superficies biológicas no son lisas, tienen una micro-nanotopografía con diferentes diseños y químicamente son ceras. A partir de estos conocimientos comienza la tarea de desarrollar un sistema artificial con propiedades similares”.

Actualmente los investigadores están estudiando cómo influye la micro-nanotopografía de una hoja de trigo al desarrollo de la roya, una enfermedad fúngica que genera grandes pérdidas económicas. Estudian la topografía de la hoja con microscopía electrónica de barrido para luego generar superficies similares en metales o polímeros, y variando algunos de los parámetros topográficos observan cómo es el desarrollo de la enfermedad.

“Los problemas que nosotros enfrentamos, la naturaleza ya los resolvió, por eso es nuestra fuente de inspiración. La naturaleza opera sin producir desperdicios. Es hacia allí donde debemos dirigir nuestros esfuerzos, a emular al mundo natural, hacia un sistema autocontenido que no afecte al medio ambiente”, concluyó Favret.