La via della libellula e i tubercoli delle megattere
Se perdiamo la biodiversità, perderemo per sempre le soluzioni basate sulla natura
[19 Dicembre 2022]
Secondo il report “How Sustainable Engineering Solutions Depend On Biodiversity” presentato dall’United Nadons Development Programme (UNDP) alla 15esima Conferenza delle parti della Convention on biological diversity che si chiude oggi a Montreal, «Se vuole sopravvivere, l’umanità deve affrontare sfide ingegneristiche senza precedenti. Le soluzioni a queste sfide attendono di essere scoperte nelle piante, negli animali e nei microbi, ma potrebbero andare perdute per sempre, se non preserviamo la ricca diversità della vita sulla Terra».
Si tratta, come per le cure e le medicine delle quali parliamo in un’altra pagina di greenreport.it, del tema di fondo – la compartecipazione dei benefici – sul quale la COP15 si è incagliata in un nuovo scontro tra Paesi ricchi e Paesi poveri.
L’UNDP ricorda che «Quando una specie si estingue, porta con sé tutti gli attributi fisici, chimici, biologici e comportamentali che sono stati selezionati per quella specie, dopo essere stati testati e ri-testati in innumerevoli esperimenti evolutivi nel corso di molte migliaia, e forse milioni, di anni di evoluzione. Questi includono progetti per il riscaldamento, il raffreddamento e la ventilazione; per essere in grado di muoversi in modo più efficace ed efficiente attraverso l’acqua o l’aria; per produrre e immagazzinare energia; per realizzare i materiali più resistenti, leggeri, biodegradabili e riciclabili e per tante, tante altre funzioni essenziali per la vita. Il valore della natura non si limita alle applicazioni umane, ma la perdita della natura e della biodiversità rappresenta anche una grave perdita per il potenziale umano».
Ecco alcuni esempi dei modi in cui la natura ha ispirato soluzioni ingegneristiche.
La via della libellula. Ispirato dall’efficienza energetica delle ali di libellula, in particolare con vento a bassa velocità, il giapponese Akira Obata, un ex ricercatore della Nippon Bunri University, ha progettato pale ondulate per micro-turbine eoliche che ruotano e generano elettricità, a velocità del vento fino a 3 km/h. Quando la velocità è inferiore a 10 km/h, la maggior parte delle turbine eoliche funziona male, alcune pale non girano affatto. Abbassando i requisiti minimi di velocità del vento, queste micro-turbine eoliche possono sfruttare l’energia eolica in luoghi facilmente accessibili come tetti e balconi e non necessitano costose torri per catturare i venti a velocità più elevate che si trovano ad altitudini più elevate. Studiando e comprendendo l’aerodinamica del volo della libellula, Obata è stata in grado di realizzare micro-turbine eoliche economiche, leggere, stabili ed efficienti che possono essere utilizzate in luoghi off-grid nei Paesi in via di sviluppo.
Cosa c’è di più nero del nero? Alcune farfalle, uccelli e ragni hanno sviluppato una colorazione super nera ottenuta grazie a una varietà di complessi meccanismi di intrappolamento della luce che potrebbero portare a nuovi progetti ad alta efficienza energetica per l’energia solare. Le micro e nanostrutture delle superfici determinano fortemente le loro proprietà di assorbimento o riflessione della luce. Comprendere non solo la composizione dei pigmenti coinvolti, ma anche la struttura fine e la fisica di queste superfici, può essere utile per progettare sistemi più efficienti dal punto di vista energetico per il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici e collettori di energia solare più produttivi.
“Crogiolarsi nella nebbia”. Grazie a una serie di comportamenti chiamati “fog basking”, due specie di coleotteri raccolgono attivamente l’acqua dalla nebbia: a tarda notte, prima della nebbia notturna che si insinua nelle zone costiere del deserto del Namib, i coleotteri emergono dalla sabbia e si arrampicano sulle dune per posizionarsi lungo il percorso fatto dalla nebbia. Inclinando il corpo in avanti di fronte alla nebbia, raccolgono l’umidità sulle elitre sul dorso. Le piccole goccioline d’acqua presenti nella nebbia si raccolgono sulla superficie dura delle elitre fino a formare goccioline più grandi, che, per la forza di gravità, scorrono lungo le superfici lisce idrorepellenti fino alle bocche dei coleotteri. Dato che entro il 2025 l’Organizzazione mondiale della sanità stima che metà della popolazione mondiale vivrà in ambienti con stress idrico, la chimica specifica e la struttura delle superfici idrofobiche dei coleotteri del Namib hanno sollevato un enorme interesse scientifico per le loro potenziali applicazioni tecnologiche per fornire acqua agli esseri umani.
Uccelli e combustibili fossili. Gli uccelli che planano e si librano sono maestri dell’efficienza aerodinamica e il loro design delle piume all’estremità delle ali ha ispirato gli ingegneri ad aggiungere piccole “alette” rivolte verso l’alto che riducono la resistenza causata dai vortici sulle punte delle ali degli aerei. Copiando questo design dell’estremità dell’ala, le compagnie aeree commerciali hanno risparmiato 10 miliardi di galloni di carburante, riducendo le emissioni di CO2 di 105 milioni di tonnellate all’anno.Per sequestrare questa quantità di carbonio, sarebbe necessario piantare circa 16 milioni di ettari di alberi ogni anno, un’area più grande della Norvegia o del Giappone.
L’estinzione non è una conclusione scontata. Lo spreco dell’estinzione è forse meglio evidenziato dalla quasi estinzione delle megattere (Megaptera novaeangliae). La caccia eccessiva ha quasi spazzato via queste gigantesche creature, tra le più grandi mai vissute sul pianeta, e nel 1966 la popolazione mondiale di megattere era crollata a soli 5.000 individui. Le associazioni ambientaliste e gli scienziati sono riusciti a sollevare le proteste dell’opinione pubblica che sono state fatte proprie da diversi politici e, grazie alla loro protezione, le megattere oggi sono circa 80.000 oggi. Le megattere sono un esempio di ingegneria “navale” naturale: hanno “tubercoli” irregolari sulla parte anteriore delle pinne che consentono a questi giganti di manovrare con straordinaria agilità. I tubercoli conferiscono alle balene un vantaggio idrodinamico: riducono al minimo la resistenza, migliorano la loro capacità di rimanere in movimento e, fondamentale quando attaccano le prede, consentono loro di virare ad angoli più acuti. Tra le altre applicazioni, hanno ispirato gli ingegneri a realizzare alcune delle pale più efficienti per ventilatori industriali e turbine eoliche. Se le megattere si fossero estinte, forse non saremmo mai stati in grado di avvalerci del design dei tubercoli.
Il report UNDP conclude: «Gli organismi straordinari descritti sopra, insieme ai progetti di ingegneria sostenibile che hanno ispirato, rappresentano un motivo convincente sul perché dobbiamo preservare la biodiversità. Gli organismi che creano i sistemi di supporto rendono possibile tutta la vita sulla Terra, compresa quella umana: milioni di specie sono a rischio, ma perdere anche una sola specie può avere enormi conseguenze negative per l’umanità».