Por Thaís Vicari (thais.vicari@usp.br) 

Para produzir uma substância colorida, normalmente se utiliza um pigmento. Porém, além dos corantes, também é possível obter determinadas cores sem fazer uso de componentes químicos, usando apenas nanoestruturas que dispersam ou refletem a luz – e que resultam em uma coloração que tende a não desbotar. Esse efeito é conhecido como cor estrutural e pode ser encontrado em diferentes espécies na natureza, como nas penas das araras-azuis e nas asas das borboletas Morpho.  

O desenvolvimento de uma tecnologia que permita o ser humano chegar artificialmente a uma determinada cor, apenas com base na estrutura do objeto, pode melhorar a durabilidade dos pigmentos e diminuir, de forma significativa, os níveis de poluição ambiental. São em contextos como esse que a biomimética se faz presente.

O que é biomimética?

O termo biomimética (do grego bios e mimesis, que significam vida e imitação, respectivamente), configura uma área de pesquisa interdisciplinar que busca inspiração na natureza para solucionar problemas de forma prática e inovadora. Novas invenções que transferem o conhecimento natural para um sistema técnico, ou seja, transformam princípios biológicos em tecnologia, são criadas. O desenvolvimento de soluções biomiméticas se dá através da observação do funcionamento de organismos naturais.

O termo ganhou destaque em 1997, quando a bióloga e autora norte-americana Janine Benyus publicou o livro Biomimética: Inovação Inspirada Pela Natureza (Cultrix, 2003). Na obra, a pesquisadora define essa ciência, argumenta a favor de sua aplicação e apresenta casos em que a emulação da natureza resultou em projetos bem sucedidos. Para Benyus, a natureza deve ser vista como modelo, medida e mentora.

O principal argumento utilizado pelos biomimeticistas – como são conhecidos aqueles que se dedicam ao ramo – é de que a natureza existe há 3,8 bilhões de anos. Durante esse período de evolução e aperfeiçoamento, ela aprendeu aquilo que funciona ou não. Logo, o ser humano deveria se inspirar e aprender com esse conhecimento milenar. 

“[…] a natureza, criativa por necessidade, já resolveu os problemas que estamos tentando resolver”
“Biomimética: Inovação Inspirada Pela Natureza” (Cultrix, 2003 – p.12)

Após escrever o livro que popularizou o conceito de biomimética, Benyus também se tornou uma das fundadoras  do Instituto de Biomimética, que realiza pesquisas na área e oferece consultorias a empresas. O Instituto acredita que a implementação dos conhecimentos da natureza pode impactar positivamente a conexão humana com o meio ambiente ao apresentar soluções para a mudança climática e para reduzir os impactos do extrativismo e do desperdício.

Em entrevista ao Laboratório, Giane Brocco, uma das primeiras 100 pessoas no mundo a se tornar especialista em Biomimética certificada pela Biomimicry 3.8 e fundadora e CEO da Amazu Biomimicry, explica que a abordagem biomimética de inovação busca aprender com as estratégias desenvolvidas pela natureza. Afirma ainda que, em vez de apenas extrair recursos naturais, observa como os organismos e ecossistemas resolvem desafios semelhantes aos enfrentados pela sociedade.

Segundo a especialista, a importância da biomimética “está em nos ajudar a desenvolver soluções mais eficientes e sustentáveis. A natureza opera sem desperdícios, utiliza energia de forma inteligente, coopera em redes e se adapta continuamente às mudanças”. Ao traduzir esses princípios para soluções em diferentes áreas, é possível criar tecnologias que conciliam desempenho funcional, econômico, social e ambiental, completa.

O papel do Brasil

O Brasil possui uma das maiores biodiversidades do planeta, o que dá ao país grande potencial para a pesquisa e aplicação da biomimética. Cada organismo presente nos ecossistemas brasileiros carrega estruturas ou comportamentos que, segundo Brocco, podem representar soluções sofisticadas para desafios de diversas áreas.

“Nossos biomas funcionam como verdadeiros laboratórios vivos de inovação”
Giane Brocco, CEO da Amazu Biomimicry 

Apesar do potencial brasileiro ser grande, ele ainda é subaproveitado. No mercado atual, existem diversos ramos de pesquisa e iniciativas pioneiras, mas ainda faltam investimentos robustos, incentivos à pesquisa interdisciplinar e maior aproximação entre universidades, empresas e centros de inovação, diz a especialista.

Guilherme Gennari, mestre em Biomimética pela Arizona State University e fundador da Iandé, também acredita que a biodiversidade brasileira apresenta grande potencial – que, muitas vezes, não é aproveitado por parecer um investimento de risco. “Quando você quer fazer inovação, todo mundo te pergunta onde já foi implementado e onde já deu certo” disse em entrevista ao Laboratório. 

Para Gennari, a biomimética vai além de uma área de pesquisa e inovação: representa uma filosofia e uma prática ancestral. O objetivo é a reconexão com a natureza, de modo a aprender como organismos e ecossistemas prosperam.

O sucesso da biomimética depende de uma mudança no modo em que a sociedade enxerga o meio ambiente. Segundo Giane Brocco, é preciso reconhecê-la como fonte de conhecimento, não apenas de materiais: “A natureza é a maior pesquisadora e desenvolvedora que existe. Aprender com ela pode ser um dos caminhos mais promissores para enfrentar os desafios complexos do século XXI.” 

Aplicações da biomimética

• SHINKANSEN, o trem-bala japonês

Um dos exemplos mais conhecidos de criação inspirada pela natureza é o do trem-bala japonês. O problema original era: dado o formato do trem, quando ele entrava em túneis criava-se uma massa de ar comprimida na região dianteira, o que resultava em um estouro toda vez que ele saía dos túneis. O barulho, que parecia um tiro, também deixava o trem mais lento.

A solução foi encontrada pelo engenheiro Eiji Nakatsu. Ao observar o martim-pescador, o pesquisador percebeu que a ave conseguia mergulhar na água com pouca resistência e pouco ruído devido ao formato de seu bico. Com base nessa observação, propôs uma mudança no design do trem, o que resultou na diminuição do ruído, no aumento da velocidade e na redução do gasto energético desse transporte.

• VELCRO

Em 1941, o sueco George de Mestral analisou, no microscópio, rebarbas de bardana (popularmente conhecidas como carrapichos) após observar como elas se prendiam no pelo de seu cachorro durante caminhadas. O que Mestral encontrou foi uma complexa estrutura formada por ganchos microscópicos, que ele decidiu replicar em tecidos – o que deu origem ao velcro.

• A PELE DE TUBARÃO

Os dentículos dérmicos – estruturas microscópicas em formato de dente – que revestem a pele dos tubarões são multifuncionais. Na natureza, essa estrutura diminui o arrasto e protege o animal contra parasitas e predadores menores.

Com base nessas microestruturas, um traje de natação conhecido como Fast Skin (‘pele rápida’, em tradução livre) foi desenvolvido pela Speedo. O traje melhora o desempenho de nadadores profissionais e foi aprimorado até chegar a uma versão mais moderna: o LZR Racer, que foi proibido pela World Aquatics (antiga Federação Internacional de Natação) em 2010.

O deslocamento de fluidos oferecido por essa estrutura foi, ainda, inspiração para o desenvolvimento da AeroSHARK, película que melhora a performance de uma aeronave quando é aplicada na superfície dela. Há uma melhora na performance aerodinâmica, o que reduz os gastos de combustíveis e a emissão de CO2.

A pele dos tubarões também foi inspiração para a empresa norte-americana  Sharklet Technologies desenvolver superfícies cuja estrutura impede a fixação e o crescimento de bactérias, sem adições de produto químico. A tecnologia está presente em hospitais, clínicas e espaços públicos e busca evitar, de forma natural, contaminações.

Os desafios da biomimética

Um dos principais desafios para a implementação da biomimética é a natureza interdisciplinar da área. Entre os biomimeticistas existem biólogos, químicos, físicos, engenheiros, designers e gestores, que precisam trabalhar juntos para desenvolver projetos. Segundo Giane Brocco, as diferentes metodologias e linguagens usadas por cada tipo de profissional demandam uma capacidade de integração entre as áreas.

Além disso, o desconhecimento do conceito por parte do mercado resulta em desafios quanto ao financiamento de pesquisas e projetos. Para a especialista, a difusão do conceito deve ser feita através da educação e da divulgação de mais casos de sucesso. “A sociedade já utiliza diariamente produtos inspirados na natureza sem saber disso. Quando mostramos exemplos reais de aplicação em setores como saúde, arquitetura, embalagens, mobilidade, energia ou tecnologia, o conceito se torna mais acessível e tangível”, afirma.

 “A biomimética deveria estar mais presente nas escolas, universidades e programas de formação profissional, não apenas como uma disciplina técnica, mas como nova forma de pensar e resolver problemas”
Giane Brocco, CEO da Amazu Biomimicry

Denise Selivon, professora no Departamento de Genética e Biologia Evolutiva do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB-USP), é uma das idealizadoras da disciplina “Fundamentos de Biomimética”, optativa livre oferecida para alunos da USP.

Em entrevista ao Laboratório, Selivon explica que a base teórica para se compreender a biomimética vem da biologia evolutiva, que lida com os mecanismos geradores das adaptações dos organismos. “São coisas que a natureza, nos seus 3,5 bilhões de anos, já testou, já sabe que funciona. Então a gente parte dessa observação para desenvolver alguma coisa que seja de utilidade para a sociedade”, diz.

Durante a disciplina, os estudantes são induzidos a observar a natureza e a estender seus sentidos para desenvolver diferentes “modos de ver”, além de aprender sobre a história da diversidade biológica. Dadas as ferramentas e o despertar de interesse pela observação, os alunos são divididos em grupos e incentivados a escolher um objeto de estudo, que é analisado detalhadamente. A partir disso, os discentes extraem os princípios biológicos que tomaram conhecimento e traduzem isso no desenvolvimento de uma nova tecnologia.

Segundo a professora, a integração de alunos de diferentes áreas é o que torna o processo produtivo: “Para conhecer a natureza, você tem que interagir com as partes do conhecimento. A vida é um sistema complexo”, defende.

“Se você não arriscar, como é que você vai inovar? A única coisa que eu posso dizer que funciona é o que já existe. Então uma inovação que a gente propõe com a biomimética já tem um grau de confiabilidade: na natureza já está funcionando.”
Denise Selivon, professora do Instituto de Biociências da USP

*A capa desta matéria usa uma imagem editada do Vecteezy, por aurigae b