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Maravillas de la ingeniería creadas por la naturaleza

Plásticos hechos de gambas, conchas de mejillón que mejoran la calidad del suelo o trajes de neopreno inspirados en la piel de los tiburones son ideas innovadoras basadas en el medio natural

Imagen: Gustavo Facci

Copiar a la naturaleza fue y sigue siendo uno de los principales motores de la ciencia. Desde el "pegamento" que hace que la ostra forme arrecifes, hasta reproducir la hidrodinámica de la piel de los tiburones para crear una nueva generación de trajes de neopreno, la ciencia aún busca en la naturaleza su fuente de inspiración. A continuación se detallan estos y otros proyectos de ingeniería basados en el medio natural.

Plásticos hechos de gambas

Un proyecto europeo pretende convertir restos de los crustáceos en plásticos

Gambas y langostas son crustáceos de lo más populares. Sin embargo, las conchas y cáscaras sobrantes procedentes de la industria del marisco se están convirtiendo en un problema creciente por sus implicaciones en salud e impacto ambiental. Solo en Europa, la organización FAOSTAT (la división de estadística de la Organización mundial para la Alimentación y la Agricultura) estima que se producen cada año más de 750.000 toneladas de restos de crustáceos.

En muchos países asiáticos, estos restos se convierten en quitosano, un compuesto valioso comercialmente, con muchas aplicaciones que van desde el uso como biopesticida a soluciones biomédicas. El problema es que las conchas de los crustáceos europeos contienen más carbonato cálcico, lo que hace inviable el enfoque de los asiáticos.

Ahora, un proyecto europeo de investigación llamado ChiBio, desarrollado por el instituto Fraunhofer (Alemania), pretende convertir los restos de los crustáceos en los ladrillos básicos (o monómeros) que servirían de precursores de plásticos. ¿Será la futura alternativa a los plásticos derivados del petróleo? El tiempo lo dirá.

Conchas de mejillones para mejorar la calidad del suelo

Tratar suelos ácidos con conchas de mejillón produce una mejora de la calidad de los suelos al incrementar el pH y disminuir el aluminio. Esta es la conclusión de una investigación realizada por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y publicada en la revista Chemosphere.

Este descubrimiento podría ser de gran interés en algunas regiones, como Galicia, donde sus suelos son en su mayoría ácidos (la elevada cantidad de aluminio es un importante limitante de la fertilidad de estos suelos). Además, la comunidad gallega es una de las regiones donde se producen más mejillones, siendo la segunda en el mundo después de China. Esta industria genera un amplio volumen de desechos (la concha representa un 31-33% del peso del producto), lo que representa un problema tanto de coste como estético, por lo que existe un gran interés en reutilizar este tipo de residuo. En particular, una posibilidad es su empleo en la mejora de la calidad del suelo.

Embarcaciones más veloces y trajes de neopreno imitando la piel del tiburón

Las particularidades de la piel del tiburón suscitan el interés de los ingenieros, que han visto en sus propiedades hidrodinámicas un modelo a imitar a la hora de diseñar elementos que se desplacen en el agua. En un proyecto financiado por el Gobierno Vasco y por la Comunidad Económica Europea, liderado por el centro tecnológico AZTI y con la colaboración de un equipo de investigación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao, han trabajado durante años para descubrir las claves de esa portentosa capacidad de los escualos para optimizar su desplazamiento en el agua.

Los investigadores han estudiado el Isurus oxyrinchus o tiburón Mako, la especie marina más veloz que se conoce y que puede alcanzar velocidades superiores a los 70 km/h. La peculiaridad de la piel de estos animales radica en que está recubierta de dentículos dérmicos similares en cierta medida a escamas, que están adaptados en su forma, tamaño, densidad y orientación a los requerimientos hidrodinámicos de cada parte del cuerpo del animal.

Los resultados del trabajo científico tendrán dos sectores de aplicación principales: por un lado, conseguir embarcaciones más veloces y que consuman menos combustible a través de una nueva generación de recubrimientos para el casco de los barcos; y, por otro, fabricar una nueva generación de trajes de neopreno para nadadores de competición.

Pegamento de ostra: útil para la medicina y la construcción

Las ostras se mantienen juntas para reproducirse y para protegerse de los predadores y de las grandes olas. Forman arrecifes que pueden extenderse varios kilómetros y filtran grandes volúmenes de agua, previenen la erosión y crean una barrera que refuerza la línea de la costa. Estas peculiaridades de las ostras las han situado, desde hace tiempo, en el centro de interés de los científicos. Conocer cómo se mantienen unidas podría ser de gran utilidad para sectores tan diversos como la medicina o la construcción.

Jonathan Wilker, quien ha dirigido el grupo de investigadores que analizó la ostra común americana, Crassostrea virginica, afirma que "teniendo la descripción del cemento de las ostras, podemos diseñar estrategias para desarrollar materiales sintéticos que copien la habilidad de la ostra para pegarse en ambientes húmedos".

La odontología y la medicina se pueden beneficiar de estos materiales, con un pegamento quirúrgico que reemplazara a las grapas y suturas, que perforan tejido sano y crean sitios potenciales para la infección.

Otra posible utilidad sería como método de prevención y control de la acumulación (también llamado "fouling") de las especies marinas que se pegan a los barcos y que, en consecuencia, aumentan su resistencia y disminuyen la velocidad de navegación. El "fouling" es un gasto enorme para las flotas mundiales. Los métodos "antifouling" actuales se basan en la toxicidad y el casco de los barcos está recubierto muchas veces de una pintura con contenido en cobre que mata a los estadios larvarios de los organismos marinos.

Encontrar rasgos comunes en las sustancias adhesivas producidas por organismos marinos es muy importante para desarrollar tanto pegamentos sintéticos como tratamientos que prevengan la acumulación de estos animales en los barcos. "Si pudiéramos inventar una manera no tóxica de deshacer los adhesivos, podríamos mantenerlos fuera de los buques sin dañar el medio ambiente", afirma Wilker.


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