10 dingen die wij leren uit de natuur

Japan speelt een voortrekkersrol op vlak van hogesnelheidstreinen. Maar hun ‘bullet-trein’, met een neus in de vorm van een kogel, had één groot nadeel. Telkens wanneer de supersnelle trein uit een smalle tunnel reed, veroorzaakte hij drukgolven met een enorme geluidsoverlast tot gevolg. Een slimme ingenieur kwam met dé oplossing op de proppen. Als fervent vogelspotter had hij opgemerkt dat ijsvogels nauwelijks spatten maken tijdens het duiken. Hij besloot de neus van de trein te stroomlijnen zoals een ijsvogelsnavel. Met succes: de nieuwe Shinkansen 500 trein is niet alleen stiller, maar ook sneller én zuiniger. Een win-win-win dankzij de natuur! 

Wie ooit glimwormpjes of vuurvliegjes in actie heeft gezien, vergeet dat nooit meer. Wist je dat deze kleine diertjes ook heel inspirerend zijn voor technologen? In 2013 baseerde de Belgische onderzoeker Jean-Pol Vigneron zich op deze lichtgevende insecten om LED-lampen energie-efficiënter te maken. Door de schubachtige structuur op het achterlijfje van de glimworm na te bootsen, kon hij eenzelfde lampje tot de helft meer licht laten geven! 

Spinnen maken hun web met ultrafijn spinrag. Dat is tegelijkertijd supersterk, flexibel én vederlicht. Het materiaal is geschikt om kogelvrije vesten, tuikabels voor bruggen en zelfs bungeerekkers mee te maken. Helaas is het onbegonnen werk om spinnen te werk te stellen in grote ‘spinragboerderijen’. Behalve dat spinnen over het algemeen weinig meewerkend zijn, is het ook onmogelijk om uit kleine spinnenlijfjes voldoende materiaal te halen. Gelukkig is er een oplossing, ook uit de natuur. Met gistcellen die gemodificeerd zijn om zijdeproteïnen te produceren, is de eerste stap gezet naar massaproductie. 

Vleermuizen vertrouwen op hun oren om nergens tegenaan te vliegen. Ze sturen geluiden uit, die weerkaatsen tegen voorwerpen in de omgeving. De echo’s worden weer opgevangen door het vliegende diertje en zo maakt het een schets van zijn omgeving. Vleermuizen zijn daarin heel vernuftig, want ook in een grote groep vleermuizen blijft het systeem werken. De echolocatie van vleermuizen stond model voor sonar- en radarsystemen die ervoor zorgen dat vliegtuigen, schepen, raketten en auto’s nergens tegenaan botsen. 

Vlinders zijn met hun prachtige kleuren graag geziene gasten. Verschillende biomimicry-projecten baseren zich op deze fladderende insecten. Zo wordt hun structuur nagebootst om een waterresistente coating te maken voor zonnepanelen. Daardoor blijven die beter schoon en krijgens ze een hoger rendement. Maar ook hun iriserende kleuren zijn een bron van inspiratie. Wat dacht je bijvoorbeeld van zonnepanelen die qua kleur opgaan in hun omgeving, zonder in te boeten aan efficiëntie? 

Hoe de specht zijn hersenen beschermt tegen schok-schade, is lange tijd een raadsel geweest. Bij het tokken op bomen krijgt zijn kleine hoofdje schokken tot 1200 G te verwerken! Dodelijk voor mensen, maar niet voor de specht. Wetenschappers ontrafelen stukje voor stukje zijn geheim: zijn snavel is elastisch, tussen snavel en hersenen zit een poreus bot, het tongbeen verdeelt de schok over het ganse hoofd en het hersenvocht kan samengedrukt worden om de schok op te vangen. De combinatie van die technieken is wordt nu ingezet in zwarte dozen van vliegtuigen, betere fietshelmen en botsbescherming in ruimteraketten.  

De tientonners van onze zeeën, de bultrugwalvissen, zijn verrassend elegante zwemmers. Onderzoekers ontdekten dat ze die sierlijkheid te danken hebben aan kleine bultjes op de voorzijde van hun vinnen. Net zoals vliegtuigen, gebruiken walvissen hun vinnen in verschillende hoeken om meer of minder ‘lift’ te veroorzaken. Maar een te grote hoek veroorzaakt ‘overtrek’, een scenario waarbij er zoveel turbulentie ontstaat dat het vliegtuig – of de walvis – vliegensvlug wegzakt. De bultjes gaan dat soort turbulentie tegen en geven de bultrug meer bewegingsvrijheid. De bultjes verschijnen nu ook op de wieken van windturbines, die tot 20% efficiënter zijn. Echte Whale Power! 

Mierenkolonies zijn een schoolvoorbeeld van structurele samenwerking en efficiëntie. Hoewel er in één kolonie tienduizenden exemplaren kunnen leven, weet ieder individu perfect zijn taak te volbrengen. Met feromonen communiceren ze aan elkaar wat de kortste weg naar een voedselbron is. En die kortste weg is een gekend probleem in de informatietechnologie. Informatici maken dan ook dankbaar gebruik van het ‘Ant Colony Optimization’ algoritme, gebaseerd op het gedrag van echte mieren. Zoekmachines en routeplanners werden sneller en efficiënter dankzij dit sterk staaltje van biomimicry. 

Aan de achterzijde van een vrouwelijke houtwesp kan je een lang uitsteeksel zien. Geen angel, maar een flexibele ‘legboor’ waarmee ze eitjes legt in naaldbomen. Het gekke is, dat die wesp zonder extra kracht in het hout kan boren. Wetenschappers ontdekten dat de boor eigenijk bestaat uit twee cilindrische ‘zaagjes’ die zich afwisselend vastzetten in het hout en zich een weg door het hout zagen. Daar zagen neurochirurgen wel graten in, en ze gebruikten de legboor als model voor een hypermoderne sonde voor delicate hersenchirurgie. 

Heb je ooit al eens een haai geaaid? Nee? Wij ook niet. Maar we hebben van horen zeggen dat hun huid aanvoelt als schuurpapier … Gek genoeg kunnen ze daardoor extreem hoge snelheden bereiken in het water! Een beetje zoals de bultjes van de bultrugwalvissen, maar haaien hebben ze over hun ganse huid in een microscopisch kleine versie. Door die haaienhuid-met-bultjes te imiteren, kunnen we zelf ook sneller door het water klieven. Voor mensen niet meteen noodzakelijk – het wordt trouwens aanzien als een soort doping – maar voor onderwaterrobots wordt het the next big thing!