Biomimética, Indústria 4.0 e a próxima Revolução Industrial

A escassez de recursos, a geração de resíduos poluentes e o consumo crescente requerem uma nova abordagem nos processos industriais.

A escassez de recursos, a geração de resíduos poluentes e o consumo crescente requerem uma nova abordagem nos processos industriais.

O termo é pouco conhecido: biomimética. Sua origem é uma combinação das palavras gregas bíos, que significa vida e mímesis que significa imitação. Na prática, a biomimética tem por objetivo “o estudo das estruturas biológicas e das suas funções, procurando aprender com a Natureza, suas estratégias e soluções, e utilizar esse conhecimento em diferentes domínios da ciência” (https://pt.wikipedia.org/wiki/Biomim%C3%A9tica).

Quando se pensa nesse conceito, seu apelo começa a ficar claro: a natureza é um ecossistema auto-sustentável, que funciona há milhões de anos – pelo menos até o ser humano começar a bagunçar as coisas.

A novidade é a aplicação da biomimética nas áreas de negócios, processos industriais e inovação, com a ideia de encontrar soluções mais viáveis, rentáveis e de longo prazo que contribuam para atender a crescente demanda de bens de consumo pela população mundial, ao mesmo tempo que contorna ou (a) a escassez de recursos naturais (matérias-primas) ou (b) a poluição decorrente dos processos de substituição desses recursos naturais por componentes industrializados ou (c) uma combinação de ambos. Isso sem falar na insuficiência energética ao nível global! Com isso, cada vez mais organizações de diferentes setores voltam seus olhares para a natureza, buscando inspiração para resolver ou ao menos atenuar esses problemas.

A biomimética oferece uma compreensão empática e interconectada de como a vida funciona e, em última análise, onde nos encaixamos. É uma prática que aprende e imita as estratégias usadas pelas espécies vivas hoje. O objetivo é criar produtos, processos e políticas – novas formas de viver – que resolvam nossos maiores desafios de design de forma sustentável e em solidariedade com toda a vida na terra. Podemos usar a biomimética não apenas para aprender com a sabedoria da natureza, mas também para curar a nós mesmos – e a este planeta – no processo.

Biomimicry Institute

Aplicações da Biomimética

Aprender com a natureza requer um esforço de observação e criatividade, mas os resultados podem trazer vantagens em diferentes níveis. O primeiro é a responsabilidade ecológica, obviamente – afinal, precisamos garantir a prosperidade do planeta para nós e para as futuras gerações, o que ficará cada vez mais difícil caso não sejam feitas mudanças na forma como pensamos e agimos em relação à natureza. Outro resultado interessante é a responsabilidade social – a biomimética procura criar um ecossistema sustentável aplicado a um determinado problema, com forte apelo ao envolvimento social, o que acaba por gerar novos negócios, participação da comunidade, aumento do nível de conscientização e por aí vai. Finalmente, o resultado que faz brilhar os olhos dos empresários: a responsabilidade econômica, que se viabiliza de diferentes maneiras, como redução de custos, descentralização logística, reengenharia da cadeia de valor e outros aspectos. Tudo isso tem um impacto significativo na cultura organizacional e na forma pela qual o público percebe a empresa – estamos falando de reputação, de imagem corporativa – branding!

  • Na agricultura, verificamos que as práticas agrícolas modernas são enormemente produtivas, mas apenas no curto prazo: a irrigação, fertilizantes e pesticidas – dos quais o mundo moderno depende – esgotam e poluem os recursos cada vez mais raros de água e solo. Algumas organizações vêm obtendo sucesso no uso das pradarias naturais como modelo, através do uso de plantas com raízes profundas que sobrevivem ano a ano (perenes) em sistemas agrícolas que imitam ecossistemas naturais estáveis e podem produzir rendimentos equivalentes de grãos e manter – até mesmo melhorar – os recursos de água e solo dos quais depende toda a agricultura futura.
  • Outro caso é a arquitetura. Geralmente pensamos nos cupins como destruidores de edifícios. Mas o Edifício Eastgate, um complexo de escritórios em Harare, no Zimbábue, tem um sistema interno de controle do clima inspirado na estrutura de cupinzeiros. Pesquisas estão revelando mais sobre a relação entre a estrutura do cupinzeiro e sua temperatura interna e como esse conhecimento pode influenciar projetos de construção. Além desse aspecto, a operação de edifícios representa 40% de toda a energia utilizada pela humanidade; desenvolver projetos mais sustentáveis é de vital importância. Essa preocupação também existiu no Edifício Eastgate, que usa 90% menos energia para ventilação do que edifícios convencionais de seu tamanho, e já economizou mais de 3,5 milhões de dólares em custos de ar condicionado.
  • Ainda no campo da construção, empresas vem trabalhando em designs tridimensionais e aditivos biologicamente aperfeiçoados para criar uma alternativa ao concreto voltada a projetos à beira-mar. Esse material induz uma camada de acúmulo biogênico que torna o concreto mais resistente e durável por meio da bioproteção, tornando-o ideal para estruturas como quebra-mares, fundações de pontes e frentes de água urbanas. Inspirando-se em habitats e organismos marinhos, estamos aprendendo e imitando formas, texturas e propriedades químicas de formações rochosas de praia, recifes rochosos, raízes de mangue e outros tipos de bioengenharia, como ostras, corais e vermes tubulares, para infraestruturas costeiras.
  • A indústria têxtil global produz 1,2 bilhão de toneladas de CO₂ por ano e usa corantes responsáveis por 20% das águas residuais no mundo. Além disso, também depende de fibras sintéticas à base de petróleo, responsáveis por 35% da poluição global de microplásticos. Para mitigar esses impactos, estão sendo projetadas plataformas de desenvolvimento para criar fibras biodegradáveis com propriedades estéticas e de desempenho personalizadas – obviamente, inspiradas pela natureza e utilizando ferramentas de biotecnologia.
  • As cores dos produtos são restritas pela estética, pela facilidade de aplicação, pelo custo, pelo alcance e pela toxicidade das bases químicas utilizadas. A inovação em indústrias de vários setores, incluindo produtos de consumo, são igualmente limitadas por sua química de superfície. Nos processos industriais, as cores são produzidas pela inclusão de pigmentos, corantes e aglutinantes potencialmente tóxicos nos revestimentos. No entanto, quando se observa a natureza, muitos organismos desenvolveram “cores estruturais” ao longo de milhões de anos, produzidas pelas interações físicas da luz com estruturas biológicas em escala nanométrica. Sim, você adivinhou: já há resultados concretos no desenvolvimento de revestimentos de cor estrutural ajustável a partir de materiais básicos inspirados pela natureza.
  • A indústria está sempre procurando alternativas para aumentar o desempenho, reduzir a quantidade de matéria-prima e fazer produtos mais leves e resistentes – aumentar o comprimento de uma hélice de turbina eólica para multiplicar a produção de energia; reduzir o peso de automóveis para melhorar a economia no consumo de combustível; encontrar um material alternativo para a construção de uma aeronave pode significar redução da necessidade de combustível, aumento da autonomia e maior velocidade… e por aí vai. Pois tem indústria se inspirando no camarão para desenvolver compostos mais leves, fortes e resistentes a impactos a partir da estrutura do seu exoesqueleto, que possui camadas de quitina com deslocamento de aproximadamente 15 graus, o que impede o surgimento e expansão de rachaduras, minimiza a propagação de dano e dissipa quantidades significativas de energia de colisões para evitar falhas catastróficas.

Biomimética e indústria 4.0

Em 2019 foi realizada a segunda edição do Global Manufacturing and Industrialization Summit para debater os próximos passos da Quarta Revolução Industrial. Um dos temas discutidos foi justamente como as indústrias podem se inspirar em sistemas da natureza para solver problemas complexos, incluindo alguns dos objetivos previstos na Agenda 2030 para o Desenvolvimento Sustentável. Assuntos como economia circular, segurança alimentar, cidades inteligentes, segurança cibernética, impressão 3D, futuro do trabalho e outros aspectos fundamentais para o desenvolvimento industrial das próximas décadas encontraram eco nos discursos dos representantes políticos presentes, dentre os quais Vladimir Putin, atual presidente da Rússia.

Estou convencido de que garantir ar limpo, água, comida, qualidade e expectativa de vida para bilhões de pessoas exige tecnologias e dispositivos técnicos drasticamente novos, que consomem menos recursos e sejam muito mais ecológicos. Essas soluções de engenharia científica, que são extremamente eficientes, nos permitirão encontrar um equilíbrio adequado entre as esferas bio e techno. Isso inclui as chamadas tecnologias inspiradas na natureza. Elas imitam processos e sistemas naturais. Elas seguem as leis da natureza.

Vladimir Putin

A Quarta Revolução Industrial – Indústria 4.0 – já é realidade e veio para ficar. Mas já estamos percebendo a necessidade de revolucionar a revolução, incluindo a adoção de tecnologias bio-inspiradas que permitam conciliar a sustentabilidade com a produção; o crescimento da economia com a geração de empregos; a responsabilidade ecológica com a necessidade de consumo – isso ao mesmo tempo em que se perseguem objetivos firmados em acordos internacionais. Quem sabe não encontramos um modelo para isso na própria natureza?

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