Biomimética — As lições surpreendentes dos engenheiros da Natureza

Nesta inspiradora apresentação sobre os recentes desenvolvimentos em biomimética, Janine Benyus mostra exemplos animadores nos quais a natureza já está a influenciar os produtos e sistemas que construímos.

Devem imaginar como é emocionante
estar aqui numa conferência

que é dedicada a
"Inspirado pela Natureza"

Estou também emocionada por estar
na secção de preliminares.

Repararam que esta secção
é de preliminares?

Porque posso falar sobre uma
das minhas criaturas favoritas,

que é o colimbo ocidental.

Não vivemos enquanto
não virmos estes indivíduos

a fazer a sua dança de acasalamento.

Eu estava no lago Bowman,
no Parque Nacional Glacier,

que é um lago longo e estreito

com uma espécie de montanhas
de cabeça para baixo lá dentro dele,

O meu companheiro e eu
tínhamos um barco a remos.

Estávamos a remar, quando apareceu
um desses colimbos ocidentais apareceu.

Na sua dança de acasalamento,
vão os dois juntos,

o casal, e começam a correr
debaixo de água.

Patinham cada vez mais depressa,
até andarem tão depressa

que literalmente saem fora da água,

e ficam de pé, como se patinhassem
em cima da água.

Um desses colimbos veio ter connosco
enquanto estávamos a remar.

Nós estávamos num caiaque,
a andar muito depressa.

Acho que o colimbo deve ter-nos
confundido com um possível parceiro,

e começou a correr connosco
ao longo da água,

numa dança de acasalamento
— durante quilómetros.

Parava, depois recomeçava,
depois parava e depois recomeçava.

Isso sim é que são preliminares.

(Risos)

Eu quase me apetecia
mudar de espécie naquele momento.

Obviamente, a vida pode ensinar-nos
alguma coisa na área de entretenimento,

A vida tem muito para nos ensinar.

Mas gostaria de falar hoje

sobre o que a vida nos pode ensinar
sobre tecnologia e sobre design.

O que aconteceu desde que o livro saiu

— o livro era sobretudo
sobre a pesquisa em biomimética —

O que aconteceu desde aí
é que arquitetos, designers, engenheiros,

pessoas que constroem o nosso mundo,
começaram a ligar e a dizer:

"Queremos um biólogo que se sente
connosco à mesa do design,

"para nos ajudar, em tempo real,
a inspirarmo-nos.

"Ou — e esta é a parte mais divertida —
queremos que nos leve ao mundo natural.

"Levamos um problema de design

"para descobrimos os ases da adaptação
ao mundo natural, que nos possam inspirar".

Esta é uma fotografia de uma viagem
às Galápagos que fizemos

com engenheiros de tratamento
de águas residuais.

eles purificam as águas residuais.

Na realidade, alguns estavam
muito resistentes a lá irem.

No início, disseram-nos:
"Sabem, nós já fazemos biomimética.

"Usamos bactérias para limpar a água".

E nós dissemos:

"Bem, isso não é ser exatamente
inspirado pela natureza.

Isso é bioprocessamento.
Isso é tecnologia bioassistida:

usar um organismo para fazer
o tratamento das águas residuais

é uma tecnologia muito antiga,
chamada "domesticação".

Ou seja, aprender uma coisa,
pegar numa ideia de um organismo

e depois aplicá-la.

Mas eles não estavam a perceber isso.

Então, fomos passear pela praia
e eu disse:

"Deem-me um dos vossos grandes problemas.

Um problema de design,
um obstáculo à sustentabilidade,

que vos impeça de serem sustentáveis.

E eles falaram da calcificação, que é
a acumulação de minerais dentro de canos.

"O que acontece é que, os minerais

"— tal como em nossa casa —
os minerais acumulam-se.

"Depois a abertura entope,
e temos de limpar os tubos com toxinas,

"ou temos de desenterrá-los.

"Se tivéssemos uma maneira
de deter essa calcificação..."

Então, apanhei umas conchas na praia
e perguntei-lhes:

"O que é a calcificação?
O que está nos vossos canos?"

E eles disseram:
"Carbonato de cálcio".

E eu disse: "Isto também é
carbonato de cálcio".

Eles não sabiam isso.

Não sabiam o que era uma concha.

É formada por proteínas,
e iões da água do mar

que cristalizam no local,
para criar uma concha.

É o mesmo tipo de processo,
sem as proteínas,

que está a acontecer dentro dos canos.

Eles não sabiam.

Isto não é falta de informação,
é falta de integração.

Vocês sabem, as pessoas vivem em silos.

Não sabiam que estava a ocorrer
o mesmo processo.

Um deles pensou nisso e disse:

"Bem, se isto é só cristalização

"que acontece automaticamente
fora da água do mar — automontagem —

"porque é que as conchas
não têm um tamanho infinito?

"O que faz parar a calcificação?
Porque é que não continua?"

Eu disse: "Da mesma forma
que elas libertam uma proteína,

que segregam uma proteína
que inicia a cristalização

— e eles até se debruçaram —

elas libertam proteínas
que fazem parar a cristalização.

Literalmente, aderem à superfície
do cristal que se desenvolve.

De facto, há um produto chamado TPA

que imita essa proteína
— essa proteína inibidora —

e é uma maneira amiga do ambiente
para parar com a calcificação nos canos.

Isso mudou tudo.

A partir daí, não conseguíamos fazer

com que os engenheiros
voltassem para o barco.

No primeiro dia,
foram fazer uma caminhada,

e era, clic-clic, clic-clic.

Cinco minutos depois
voltaram para o barco.

"Já está". Estão a ver, "Eu já vi a ilha".

Depois disto, andavam por todo o lado.

Não se fartavam.

Faziam mergulho durante o tempo
que eu os deixasse mergulhar.

Aconteceu que perceberam
que há organismos

que já resolveram problemas

em que eles investiram
as suas carreiras a tentar resolver.

Aprender coisas sobre o mundo
natural é uma coisa.

Aprender a partir do mundo natural
— essa é a diferença.

É uma diferença profunda.

Eles perceberam que as respostas
às suas perguntas estão em todo o lado,

só precisavam de mudar as lentes
através das quais viam o mundo.

3,8 mil milhões de anos
de testes no terreno.

10 a 30 milhões de soluções.

Craig Venter provavelmente vai-vos dizer:

"Acho que há muito mais do que
30 milhões de soluções bem adaptadas".

O importante para mim é que
estas soluções são criadas num contexto.

E o contexto é a Terra,

o mesmo contexto em que estamos
a tentar resolver os nossos problemas.

Então é a consciente imitação
dos génios da vida.

Não é uma mímica cega

— apesar de o Al estar a tentar
manter o penteado.

Não é uma imitação submissa.

É tirar os princípios de design,
a genialidade do mundo natural,

e aprender alguma coisa com isso.

Num grupo com tantas pessoas de TI,
eu tenho de referir uma coisa

— sobre a qual não vou falar —
que é o seguinte:

A vossa área já aprendeu
uma enorme série de coisas

a partir de seres vivos,
na parte do software.

Há computadores
que se protegem a I mesmos,

como um sistema imunitário,
e estamos a aprender

sobre a regulação de genes
e o desenvolvimento biológico.

Estamos a aprender
a partir de redes neuronais,

algoritmos genéticos,
informática evolutiva.

Isto, do lado do software.

Mas, para mim, o que é interessante

é que não olhámos
suficientemente para isto.

Quero dizer, estas máquinas

na minha opinião,
não são de alta tecnologia,

no sentido em que há dúzias e dúzias
de substâncias cancerígenas

na água de Sillicon Valley.

Então. o hardware não é
minimamente um êxito,

segundo o que a vida lhe chamaria.

O que é que podemos
aprender sobre construção.

não só de computadores, mas de tudo?

O avião em que vieram, os carros,
as cadeiras onde estão sentados.

Como é que redesenhamos o mundo
que construímos, o mundo feito pelo homem?

Mais importante, o que é que devíamos
perguntar nos próximos 10 anos?

A vida tem muitas tecnologias fixes.

Qual é o programa curricular?

Há três questões-chave, para mim.

Como é que a vida faz as coisas?

Isto é o oposto. Isto é como
nós fazemos as coisas.

Chama-se aquecer, bater e tratar.

É o que os cientistas
de materiais lhe chamam.

É esculpir as coisas do princípio,
com 96% de desperdício

e só 4% de produto.

Aquecem, batem a pressões altas,
usam químicos.

Aquecer, bater e tratar.

A vida não tem recursos para fazer isso.

Como é que a vida faz as coisas?

Como é que a vida faz
a maior parte das coisas?

Isto é pólen de gerânio.

É a sua forma que lhe dá a funcionalidade

de flutuar pelo ar tão facilmente,

Olhem para esta forma.

A vida acrescenta informação à matéria.

Por outras palavras: estrutura.

Dá-lhes informação.

Ao adicionar informação à matéria,
dá-lhes uma função

que seria diferente
se não tivesse aquela estrutura.

Terceiro, como é que a vida faz
as coisas desaparecerem nos sistemas?

Porque a vida não lida
realmente com coisas.

Não há coisas no mundo natural
que estejam divorciadas

dos seus sistemas.

Um programa curricular mesmo rápido.

Agora, à medida que leio cada vez mais,
e seguindo a história,

há coisas maravilhosas que aparecem
nas ciências biológicas.

Ao mesmo tempo, estou
a ouvir muitas empresas

e a descobrir quais são os tipos
de grandes problemas que elas têm.

Os dois grupos não estão a falar entre si.

Mesmo nada.

No mundo da biologia, o que é que
poderia ser útil nesta conjuntura

para nos tirar deste nó de evolução
em que estamos?

Vou tentar apresentar 12 coias,
muito rapidamente.

Uma, para mim muito excitante,
é a automontagem.

Já ouviram falar disto
em termos de nanotecnologia.

Voltando àquela concha: a concha
é um material de automontagem.

Do lado esquerdo em baixo
há uma foto de uma madrepérola

a formar-se a partir da água do mar.

É uma estrutura em camadas
que é mineral e depois polímero.

Isso torna-a muito resistente.

É duas vezes mais resistente do que
as cerâmicas de alta tecnologia.

Mas o que é muito interessante:

ao contrário das cerâmicas
que vão ao forno,

isto acontece na água do mar.

Isto acontece perto,
e dentro do corpo do organismo.

Este é o laboratório Sandia National.

Um indivíduo chamado Jeff Brinker

descobriu uma maneira de obter
um código de processo de automontagem.

Imaginem que são capazes de fazer cerâmica
à temperatura ambiente.

mergulhando simplesmente
uma coisa num líquido,

tirá-la do líquido,
e deixar que a evaporação

force as moléculas do líquido
a estarem juntas,

de forma a que elas se mantenham unidas,

tal como funciona a cristalização.

Imaginem fazer todos os materiais
duros desta maneira.

Imaginem pulverizar os precursores
de uma célula fotovoltaica,

para uma célula solar, num telhado,

e deixar que ela se automonte
numa estrutura em camadas

que aproveite a luz solar.

Esta é interessante
para o mundo da informática.

Bio-silício.

É uma diatomácea,
que é feita de silicatos.

O silício, que produzimos neste momento

faz parte do problema carcinogénico
na produção dos nossos chips.

Isto é um processo de biomineralização
que está agora a ser imitado.

Isto é na Universidade de Santa Barbara.

Olhem para estas diatomáceas.

Isto é do trabalho de Ernst Haeckel.

Mais uma vez, isto é um processo
inspirado num modelo

que solidifica a partir
de um processo líquido.

Imaginem serem capazes de ter

esta espécie de estrutura
a sair a uma temperatura ambiente.

Imaginem serem capazes
de fazer lentes perfeitas.

À esquerda, temos um ofiúro,
que está coberto de lentes.

As pessoas da Lucent Technologies

descobriram que elas
não têm nenhuma distorção.

É uma das lentes com menor distorção
que conhecemos.

Há muitas delas, por todo o seu corpo.

O interessante, mais uma vez,
é que se automontam.

Uma mulher, na Lucent,
chamada Joanna Aizenberg,

está agora a aprender a fazer isto
num processo a baixas temperaturas

para criar este tipo de lentes.

Está também a procurar fibras óticas.

Esta é uma esponja do mar
que tem fibra ótica.

A fibra ótica está na base
da sua estrutura

que funciona melhor que a nossa,
a mover a luz.

mas podemos atá-las num nó.

São incrivelmente flexíveis.

Esta é outra grande ideia:

CO2 como alimento para animais.

Um indivíduo chamado Geoff Coates,
na Cornell, disse para si mesmo:

"As plantas não olham para o CO2 como
o maior veneno do nosso tempo.

"Nós é que o vemos dessa forma.

"As plantas estão ocupadas
em fazer grandes cadeias

"de amido e glicose, a partir de CO2."

Ele encontrou um catalisador,
descobriu uma maneira de tirar o CO2

e fazer policarbonatos,

plásticos biodegradáveis a partir de CO2
— como as plantas gostam.

Transformações solares: a mais excitante.

Há pessoas que estão a imitar
o dispositivo de colheita de energia

dentro de bactérias roxas,
as pessoas da ASU.

Ainda mais interessante, ultimamente,
nas duas últimas semanas,

as pessoas têm visto
que há uma enzima chamada hidrogenase,

capaz de criar hidrogénio
a partir de protões e eletrões,

e é capaz de oxidar o hidrogénio,

basicamente, o que acontece no ânodo
de uma célula de combustível,

e numa célula de combustível invertida.

Nas nossas células de combustível,
fazemos isso com platina.

A vida faz isso com o comum ferro.

Uma equipa acabou de conseguir imitar

essa hidrogenase que faz malabarismo
com hidrogénio.

Isto é muito excitante
para as células de combustível,

ser capaz de o fazer sem platina.

O poder da forma: aqui está uma baleia.

Já vimos que as barbatanas
desta baleia têm tubérculos.

Essas pequenas protuberâncias

aumentam a eficácia, por exemplo,
nas arestas de um avião,

aumentam a eficácia em cerca de 32%.

O que é uma poupança incrível
de combustível fóssil,

se fôssemos colocá-las
numa aresta de uma asa.

Pintar sem pigmentos:
este pavão cria cor com forma.

A luz passa, bate nas camadas;

chama-se interferência
em películas finas.

Imaginem serem capazes de automontar
produtos em que as últimas camadas

brincam com a luz para criar cor.

Imaginem serem capazes de criar uma forma
na parte exterior de uma superfície,

de forma a que esta fosse autolavável,
apenas com água.

É isso que uma folha faz.

Veem esta imagem ampliada?

É uma bolha de água,
aquelas são partículas de sujidade.

E esta é uma imagem ampliada
de uma folha de lótus.

Há uma empresa que está a fazer
um produto chamado Lotusan,

que, quando a tinta da fachada
do edifício seca, imita os altos duma folha

que se limpa a ela própria,
e a água da chuva limpa o edifício.

A água vai ser nosso
grande, enorme problema:

acabar com a sede.

Estes são dois organismos
que recolhem água.

O da esquerda é o escaravelho
do Deserto da Namíbia

que recolhe a água do nevoeiro

O da direita é o bicho-de-conta
que tira a água do ar.

Não bebe água fresca.

Recolher água do nevoeiro de Monterey

e do ar húmido de Atlanta,

antes que ele chegue a um edifício,
são tecnologias chave.

As tecnologias de separação
vão ser extremamente importantes.

E se disséssemos:
"Basta de exploração mineira?"

E se separássemos os metais
dos riachos de resíduos.

pequenas quantidades de metais na água?

É o que os micróbios fazem,

fazem a quelação de metais da água.

Há uma empresa aqui em S. Francisco,
chamada MR3,

que está a incorporar a imitação
das moléculas de micróbios em filtros

para extrair minérios
de riachos de resíduos.

A química verde é química com água.

Fazemos química em solventes orgânicos.

Esta é uma foto de glândulas fiandeiras
de uma aranha,

e a seda a formar-se
a partir de uma aranha.

Não é bonito?

A química verde está a substituir
a indústria química

com o livro de receitas da natureza.

Não é fácil, porque a vida
usa só um subgrupo

dos elementos da tabela periódica.

E nós usamos todos eles,
mesmo os tóxicos.

Descobrir as receitas elegantes

que pegariam no pequeno subgrupo
da tabela periódica,

e criar materiais miraculosos
como aquela célula,

é a tarefa da química verde.

Degradação com o tempo:

A embalagem é boa
até não a quererem mais,

e dissolve-se quando quisermos.

Este é um mexilhão que podemos
encontrar nas águas por aqui.

Os fios que os seguram às rochas
têm uma validade,

exatamente aos dois anos de idade,
começam a dissolver-se.

Curar: esta é boa.

Aquele pequeno indivíduo ali
é um tardígrado.

Há um problema com as vacinas
por todo o mundo.

Não chegam aos pacientes.

Porque a refrigeração, não se sabe como,
é interrompida.

A chamada "cadeia fria" é interrompida.

Um homem chamado Bruce Rosner
olhou para o tardígrado.

que seca completamente,
mas permanece vivo durante muitos meses

e é capaz de se regenerar.

Conseguiu secar vacinas,

embalou-as no mesmo tipo
de cápsulas de açúcar

como o tardígrado faz
no interior das suas células,

ou seja, as vacinas já não precisam
de ser refrigeradas.

Podem ser colocadas no porta-luvas.

Aprender a partir dos organismos.

Esta é uma sessão sobre a água.

Aprender com os organismos
que sobrevivem sem água,

para criar uma vacina
que dura, dura e dura sem refrigeração.

Já não vou chegar à ideia número 12.

Mas vou dizer-vos
que a coisa mais importante,

para além de todas estas adaptações,
é o facto de que estes organismos

descobriram uma forma de fazerem
as coisas maravilhosas que fazem

enquanto tomam conta do sítio

que vai tomar conta dos seus descendentes.

Quando eles estão envolvidos
em preliminares,

eles estão a pensar
em algo muito importante,

que é manter o seu material genético,

10 000 gerações a partir de agora.

E isso significa encontrar uma maneira
de fazer o que eles fazem

sem destruir o lugar que vai
tomar conta dos seus descendentes.

Este é o maior desafio de design.

Felizmente, há milhões e milhões de génios

dispostos a presentear-nos
com as suas melhores ideias.

Boa sorte a conversarem com eles.

Obrigada.

(Aplausos)

Chris Anderson: Falando de preliminares,

queremos que apresente as 12,
mas depressa.

Janine Benyus: A sério?

CA: Sim. A versão de 10 segundos
da 10, 11 e 12.

Os seus slides são tão lindos,

e as ideias são tão grandes,
que eu não suporto deixá-la ir embora

sem ver a 10, 11 e 12.

JB: OK, vou só segurar nisto. Ok, ótimo.

Então, esta foi sobre a cura.

Sentir e responder:
o feedback é muito importante.

Este é um gafanhoto.

Pode haver 80 milhões
por quilómetro quadrado,

mas eles não colidem uns com os outros.

Contudo, nós temos 3,6 milhões
de colisões de carros por ano.

(Risos)

Há uma pessoa em Newcastle

que descobriu que é devido
a um neurónio muito grande.

Está, de facto, a tentar fazer

um circuito que evite colisões

baseado neste grande neurónio
do gafanhoto.

Esta é grande e importante, a número 11.

E é fomentar a fertilidade.

Isso significa o aumento
da fertilidade agrícola.

Nós devíamos estar a aumentar a fertilidade
e, claro, também teríamos comida.

Porque nós temos de aumentar
a capacidade deste planeta

de criar cada vez mais
oportunidades para a vida.

É o que os outros organismos também fazem.

No conjunto, é o que todos
os ecossistemas fazem.

criam cada vez mais
oportunidades para a vida.

A nossa agricultura tem feito o contrário.

Uma agricultura baseada na forma
como um prado gere o solo,

uma pecuária baseada na maneira
como uma manada nativa não-regulada

melhora a saúde do pasto.

Até o tratamento das águas residuais
baseado em como um pântano

não só purifica a água

mas também cria uma produtividade
borbulhante e incrível.

Este é apenas o resumo de design.

Quero dizer, parece simples
porque o sistema,

ao longo de 3,8 mil milhões de anos,
resolveu isto.

Isto é, os organismos que não conseguiram

descobrir como melhorar ou tornar
os seus lugares mais agradáveis,

não estão cá para nos falarem disso.

Esta é a décima segunda.

A vida — e este é o truque secreto,
é o truque mágico —

a vida cria condições que conduzem à vida.

Gere o solo, limpa o ar, limpa a água,

mistura o cocktail de gases de que todos
precisamos para viver.

Faz isso ao mesmo tempo
que vai tendo ótimos preliminares

e vai de encontro às suas necessidades.

Então não é mutuamente exclusiva.

Nós temos de encontrar uma maneira
de satisfazer as nossas necessidades,

enquanto fazemos deste lugar um Éden.

CA: Janine, muito obrigada.

(Aplausos)