Novos Desafios Industriais na Engenharia Mecânica – Biomimetismo, na Chave da Inovação

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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Novos Desafios Industriais na Engenharia

Mecânica

Biomimetismo na Chave da Inovação

Projeto FEUP 2019/2020 Engenharia Mecânica:

Coordenador do curso: Teresa Duarte

Coordenadores gerais: Manuel Firmino e Sara Ferreira

Equipa 1M06_3:

Supervisor: José Ferreira Duarte Monitor: Vasco Dias

Estudantes & Autores:

Filipe Carvalho up201904507@fe.up.pt Inês Castro up201907580@fe.up.pt

Francisco V. Carvalho up201907265@fe.up.pt Luiz Doretto up201900687@fe.up.pt

Gonçalo Correia up201905244@fe.up.pt Teresa Viana up201907601@fe.up.pt

Outubro de 2019

Porto, Portugal

Novos Desafios Industriais na Engenharia Mecânica – Biomimetismo, na Chave da Inovação

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Resumo

No âmbito da Unidade Curricular Projeto FEUP, após explorado o tema “Novos

Desafios Industriais na Engenharia Mecânica”, o grupo focou-se, com maior detalhe,

no estudo do papel inovador do Biomimetismo nesta área em questão, a Mecânica.

“Biomimetismo: área interdisciplinar que pretende utilizar na ciência os

conhecimentos da estrutura biológica dos seres vivos”

(Dicionário Priberam da Língua Portuguesa, outubro de 2019)

Num planeta com recursos limitados, onde se procura satisfazer as necessidades

atuais, sem comprometer a qualidade de vida das gerações vindouras, as soluções

mais rentáveis e sustentáveis deverão ser sempre as privilegiadas, a fim de assegurar

o previamente mencionado.

Contudo, a grande questão que o Homem coloca é: como chegar até essas

soluções?

A Natureza, sendo o produto de sucessivas seleções onde são preferidos os

métodos e características mais eficazes e melhor adaptados, possui as mais filtradas,

mais adequadas e mais completas respostas para os infindáveis problemas.

Assim, ao longo deste relatório, abordar-se-á como, de facto, na Biodiversidade e

no Meio Natural pode estar a inspiração e o exemplo para novos desafios industriais.

Deste modo, desenvolveu-se o conceito de Biomimetismo, apresentando a sua

história e método de aplicação, bem como exemplos que suportam e justificam a

pertinência e riqueza deste ramo na Engenharia Mecânica.

Palavras-Chave

Biomimetismo; Biomimética; Sustentabilidade; Natureza; Rendimento;

Eficácia; Biologia; Seres vivos; Mecânica; Desafios industriais; Aerodinâmica;

Pneus; Sistemas de ventilação; Painéis Solares; Indústria; Ecossistema;

Design.

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Agradecimentos

Agradecemos à Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto pela

variedade e qualidade de recursos disponibilizados aos estudantes para a elaboração

deste projeto e, em especial, aos coordenadores desta Unidade Curricular, Projeto

FEUP, pela formação prévia e posterior oportunidade de, em equipa, investigar,

pesquisar, descobrir, compreender e concluir mais, neste mundo da Engenharia

Mecânica.

Seguidamente, gostaríamos de dedicar este trabalho ao supervisor José Ferreira

Duarte e ao nosso monitor Vasco Dias, por toda a orientação fornecida no decorrer da

preparação e elaboração do nosso projeto.

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Índice

Lista de figuras......................................................................................................v

1. Introdução..........................................................................................................1

2. O Biomimetismo................................................................................................3

2.1 O que é?......................................................................................................3

2.2 A História.................................................................................................3

2.2.1 A Evolução...........................................................................................3

2.2.2 Leonardo Da Vinci................................................................................3

2.3 Observação e Estudo da Natureza..............................................................4

3. Aplicação...........................................................................................................8

3.1 Painéis Solares............................................................................................8

3.2 Aerodinâmica...............................................................................................9

3.3 Ventilação..................................................................................................10

3.4 Automóvel - Pneus.....................................................................................12

4. Contribuição do Biomimetismo.....................................................................13

5. Conclusão........................................................................................................14

6. Referências bibliográficas..............................................................................15

7. Anexos.............................................................................................................17

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Lista de figuras

Figura 1: Avião de DaVinci…………............................................................................4

Figura 2. Institute for Nanobiomedical Technology and Membrane Biology……………....5

Figura 3. Maneiras de aplicação da biomimética................................................................5

Figura 4. O método Biocard................................................................................................6

Figura 5. Borboleta Pachliopta aristolochiaeci....................................................................8

Figura 6. Imagem à escala de uma asa da borboleta Pachliopta aristolochiae....................8

Figura 7. Distribuição da intensidade do campo elétrico nas asas da borboleta..................8

Figura 8. Dentículos do tubarão e circulação do ar.............................................................9

Figura 9. Aerodinâmica nos dentículos do tubarão.............................................................9

Figura 10. Monte de térmitas............................................................................................10

Figuras 11. Representação do sistema de ventilação natural nos montes de térmitas......11

Figura 12. Processo de convecção no edifício Eastgate Center.......................................11

Figura 13. Extremidades dos Tree Frogs..........................................................................12

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Lista de tabelas

Tabela 1. Níveis de informação da biomimética......................................................7

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1. Introdução

Atualmente, o planeta encontra-se sob constante ameaça, devido a inúmeros fatores,

entre os quais se destacam a exploração indevida e irresponsável dos recursos não

renováveis, a elevadíssima poluição e a desflorestação. E, assim, enquanto cidadãos deste

mundo, é nosso dever erradicar ou, pelo menos, mitigar estes problemas.

Desempenhando um papel preponderante neste tópico, a Indústria deve desenvolver-se

e evoluir em prol do ambiente e de todo o globo. Deste modo, o principal objetivo da indústria

é a obtenção de um maior rendimento com o máximo aproveitamento ou, até mesmo,

reaproveitamento de materiais, provocando consequentemente uma diminuição do

desperdício.

Assim, para se verificar um desenvolvimento industrial no que diz respeito à eficácia

aliada à sustentabilidade, é necessário inovar e evoluir a fim de concretizá-lo. E como?

Observando os mais testados e desenvolvidos processos e criações à nossa volta,

provenientes da Natureza.

Desde há milhares de milhões de anos que os seres vivos crescem e se desenvolvem

para uma melhor adaptação ao meio e às circunstâncias onde se encontram. Pode afirmar-

se ainda que os animais e as plantas, sendo os seres que mais alterações sofreram e mais

desafios superaram, são os que se encontram mais próximos de atingir a perfeição de

responder o melhor possível às condições do meio em que encontram.

“Na Natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”

(Antoine Lavoisier)

A Natureza tem evoluído, ao longo dos milhões de anos, com o intuito de rentabilizar mais

os seus processos e de diminuir os desperdícios. Todos os ecossistemas estão

cuidadosamente interligados para que tudo seja aproveitado e reutilizado. Todas as trocas de

energia e de matéria são feitas num ciclo.

"Estamos no limiar de uma revolução de materiais equivalente à que houve

na Idade do Ferro e na Revolução Industrial. Estamos a entrar rapidamente numa

nova era de materiais. Penso que, dentro de um século, a biomimética modificará

significativamente o nosso modo de vida."

(Mehmet Sarikaya)

Com a Natureza como inspiração, com tantos exemplos e pontos de partida, podemos,

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no mundo industrial, transformar as mais antigas criações nos mais inovadores, sustentáveis

e eficazes projetos.

Um novo desafio, onde se projeta o Natural na Obra do Homem, em tudo aquilo que se

produz e constrói, aplicando assim o Biomimetismo. [1] [2]

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2. O Biomimetismo

2.1 O que é?

O Biomimetismo ou Biomimética é um termo de origem grega que significa: Imitação

(“mímesis”) de Vida (“bíos”). Tal como a sua etimologia indica, é a área de investigação que

procura encontrar novas soluções e técnicas, através da observação e posterior recriação de

processos de seres vivos. Por exemplo, focar-se no estudo da anatomia de uma ave de rapina

aquando da construção de um avião, a fim de melhorar a sua aerodinâmica.

O Biomimetismo recentemente aplicado em vários setores como, por exemplo, a

arquitetura, o design, a tecnologia e a mecânica, tem revelado uma inovadora e revolucionária

solução para inúmeros problemas.

Contudo, o Homem sempre observou aquilo que o rodeia. Primeiramente, observa,

analisa, questiona-se e, finalmente, retira os seus ensinamentos sobre o que acontece à sua

volta, na Natureza.

2.2 A História

2.2.1 A Evolução

Ao longo dos milénios, foram criados, utilizados e, mais tarde, modificados os utensílios

encontrados, de modo a melhorar a sua eficácia. Ao concluir que os animais que melhor

sobreviviam ao frio eram os que estavam cobertos de pelo, o Homem percebeu que podia

tomar partido disso. Então, ao matar animais para a sua alimentação, o Homem aproveitou o

pelo destes para se cobrir e se proteger do frio.

Eram, também, neste processo de caça, utilizadas ferramentas próprias. Sendo que os

animais como os mamutes e veados possuem chifres e dentes compridos e pontiagudos para

a sua proteção e, em caso de necessidade, para atacar uma presa, o Homem compreendeu

que, se colocasse algo pontiagudo na ponta de uma lança, poderia usá-la para caçar.

Estes avanços tecnológicos levaram a uma melhor adaptação ao ambiente envolvente e

desencadearam uma série de novos avanços tecnológicos ao longo dos anos através da

imitação de comportamentos da natureza.

2.2.2 Leonardo Da Vinci

Uma das pessoas mais influentes na área da Biomimética é o famoso Leonardo da Vinci.

Leonardo viveu na Época do Renascimento, tendo-se revelado uma grande influência nas

áreas da matemática, botânica, poesia, entre muitas outras.

Na área da Engenharia, o italiano desenvolveu vários projetos, entre os quais, um acerca

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do voo. O matemático tencionava criar um veículo capaz de transportar uma pessoa no meio

aéreo. Depois de vários esboços e estudos feitos a espécies voadoras, com especial foco no

morcego, o engenheiro confecionou o projeto de um avião, ao qual chamou “Swan di Volo”

(cisne voador), em 1510.

Figura 1: Avião de DaVinci. (Figura de autor anónimo, 2010 , “Top 10 Geniuses of Fields of Human

Activity”, https://listverse.com/2010/03/24/top-10-geniuses-of-10-fields-of-human-activity/)

“A pintura mais valiosa é aquela que melhor se aproxima do que imita”

(Leonardo da Vinci)

Após estudar as aves e o mamífero voador, concluiu que estes animais possuem uma

baixa densidade óssea e, em comparação com o seu peso, possuem uma grande área nas

asas, possibilitando o voo. Deste modo, concebendo uma máquina com características

semelhantes, nasceu o “cisne voador”. Este modelo, embora nunca tivesse sido testado por

Leonardo, foi, mais tarde, provado, cientificamente, o seu funcionamento e capacidade de

fazer o seu condutor voar. Esta máquina foi a “mãe” daquilo que é a aviação de hoje. [3]

2.3 Observação e Estudo da Natureza

“A área do Biomimetismo é onde a flora, a fauna e os ecossistemas são utilizados como

base de design, para a criação de soluções inovadoras de problemas humanos e, assim, para

o desenvolvimento de um ambiente mais sustentável” [6].

Para além do referido, é também importante diferenciar Biomimetismo da simples

inspiração na natureza. Ao observar o projeto arquitetónico do Institute for Nanobiomedical

Technology and Membrane Biology, em Chengdu na China (Figura 3), inspirado na biologia

molecular, de modo a que o exterior do edifício se parecesse com uma célula animal,

percebemos que o arquiteto teve somente a inspiração na natureza para concluir a obra.

Assim, o Biomimetismo é o estudo e a observação da evolução da natureza e sua posterior

aplicação no desenvolvimento de produto, processos ou materiais.[5][8]

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Figura 2: Institute for Nanobiomedical Technology and Membrane Biology [6]

A aplicação do método científico do Biomimetismo pode ser dada por duas distintas

maneira: a técnica baseada na solução e a técnica baseada no problema. Isto é, na primeira,

o fenómeno biológico tem a solução para o design (da biologia para a técnica); na segunda,

o investigador cria um problema humano e estuda quais e como determinados organismos

podem servir de solução para o problema, ou seja, a técnica baseada no problema (do design

para a biologia). [6] Como pode ser observado na seguinte imagem:

Figura 3: Maneiras de aplicação da biomimética [6]

Para resolver os problemas da sociedade atual, o mais comum é partir do design para a

biologia, ou seja, do problema para a solução. Um dos métodos que pode ser usado para a

pesquisa e aplicação da biomimética é a Biocard Method, representada pela figura número 4,

criada na Technical University of Denmark [7].

Esta pode ser ramificada pelas seguintes fases:

● Definição do problema;

● Pesquisa das estratégias e princípios;

● Análise das estratégias e princípios;

● Extração das estratégias e princípios;

● Fase de design.

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Figura 4: O método Biocard ([6], adaptado e traduzido de [7])

O Laboratório de Design e Seleção de Materiais da Universidade Federal do Rio Grande

do Sul, desenvolveu um projeto de pesquisa acerca da Biomimética representado na figura

presente no anexo 1, onde o método é descrito mais detalhada e pormenorizadamente.

Para além de todos os métodos referidos acima, ainda há a informação que pode ser

retirada de cada organismo e esta, por sua vez, pode repartir-se por vários níveis. Há três

níveis principais de Biomimetismo, cada um subdividido em diversos aspetos.

O primeiro nível analisa as características específicas do organismo, o seu ciclo de vida,

os seus sistemas e a sua estrutura; o segundo analisa a relação do organismo com a

comunidade; e o terceiro refere-se a soluções ecológicas que podem ser encontradas na

relação do organismo com o seu ambiente, bioma. Tal teoria encontra-se representada na

seguinte tabela (Tabela 1).

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Tabela 1: Níveis de informação da biomimética (Camargo, 2016)

Portanto, a observação e o estudo da natureza no Biomimetismo surgem,

habitualmente, da criação de um problema para, posteriormente, se procurar uma solução na

biologia. Logo, após identificado e analisado o problema, a resposta é explorada no mundo

natural, em seres vivos que, possivelmente, a apresentem nas suas características,

propriedades ou até mesmo na sua relação com a comunidade e com seu bioma, permitindo,

resolver todos os desafios em questão.

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3. Aplicação

Nos últimos anos, verificou-se um aumento considerável da investigação na área do

Biomimetismo, tendo esta vindo a contribuir e a influenciar significativamente diversos ramos

do saber, tais como, a Engenharia Mecânica.

Assim, foram desenvolvidas novas técnicas, originados revolucionários produtos e

aprimoradas anteriores ideias, através da, sempre presente, Natureza. Devido à sua

complexidade e perfeição, esta é, e sempre será, uma porta para a inovação.

A título de exemplo, enunciamos alguns trabalhos recentemente desenvolvidos que visam

o aumento de rendimento, a resolução de problemas e uma produção mais sustentável.

3.1 Painéis Solares

Um grupo de investigadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Instituto de

Tecnologia de Karlsruh, com base na anatomia da borboleta Pachliopta aristolochiae (Figura

5), desenvolveram uma fina camada de células solares mais eficiente, possibilitando,

maximizar a eficácia de um painel solar até 200%.

A espécie Pachliopta aristolochiae é um ser poiquilotérmico, pelo que a sua temperatura

corporal varia significativamente consoante a do meio, uma vez que é incapaz de realizar

processos termorreguladores. Deste modo, para aumentar a sua temperatura corporal e

conseguir assegurar a sobrevivência, revela absorver eficazmente a luz solar.

Após a observação e análise pormenorizada da estrutura das suas asas, os profissionais

concluíram que a disposição de buracos ao longo destas (Figura 6) possibilita uma maior

dispersão da luz solar e sua absorção, quase impossibilitando a reflexão (Figura 7).

Figura 5: Borboleta Pachliopta aristolochiae. (Siddique, 2017, “Butterfly wings inspire a better way to

absorb light in solar panels”, https://www.theverge.com/2017/10/19/16503258/butterfly-wings-

engineering-solar-cell-energy-biomimicry)

Figura 6: Imagem à escala de uma asa da borboleta Pachliopta aristolochiae (Siddique, 2017)

Figura 7: Distribuição da intensidade do campo elétrico nas asas da borboleta. (Yirka, 2017, “Black

butterfly wings offer a model for better solar cells”, https://phys.org/news/2017-10-black-butterfly-wings-

solar-cells.html)

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Assim, os investigadores dedicaram-se ao desenvolvimento de estruturas

semelhantes às do ser vivo. Para tal, utilizaram uma camada de silício amorfo hidrogenado

sob a qual, de seguida, verteram um polímero, de modo a formarem os buracos. Este era

incapaz de modificar e alterar a última camada de vidro.

Então, foi possível criar células solares (constituintes dos painéis solares) capazes de

absorver luz solar, até duas vezes mais, a partir de um ângulo de incidência dos raios

compreendido num intervalo maior. Em conclusão, foi possível a otimização de aparelhos já

existentes, através da observação de um simples e tão complexo animal como a borboleta.

[9]

3.2 Aerodinâmica

Em 2018, uma equipa de profissionais da Universidade de Harvard em parceria com

investigadores da Universidade de South Carolina, inspirados no meio aquático, elaboraram

um curioso e diferente estudo na área da aerodinâmica.

Ao observar um dos seres vivos mais velozes a movimentar-se em fluído (água), o tubarão

Isurus oxyrinchus, concluíram que os pequenos dentículos (escamas) presentes na sua

camada superficial permitiam-lhe uma locomoção mais rápida e uma maior hidrodinâmica

(Figura 9).

Figura 8: Dentículos do tubarão e circulação do ar (Burrows, 2018)

Figura 9: Aerodinâmica nos dentículos do tubarão (Domel, 2018)

Em primeiro lugar, a forma das escamas origina, posteriormente à sua curvatura, uma

bolha que, por sua vez, provoca a sucção de ar, promovendo a elevação do animal (Figura

9). Para além disso, a sua curvatura permite uma mais rápida passagem das correntes de ar,

conferindo uma melhor aerodinâmica.

De facto, os autores referem-se a esta simples escama presente no tubarão como um

gerador de vórtices, termo cientificamente utilizado para se referir a um mecanismo: formação

de micro turbulências na camada-limite de um corpo, a fim de que a diferença das velocidades

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do meio desses vórtices e da água circulante (corrente) seja menor e o movimento seja,

consequentemente, mais rápido.

Verificou-se, então, que, devido à sua estrutura, disposição e ângulo, os dentículos

conferem ao animal não só a (já suposta pela equipa) capacidade de diminuir o atrito e de

possibilitar uma melhor circulação do ar, como também melhorias na sustentação e na própria

elevação. Deste modo, estes corpos contribuem para uma melhor relação entre subida

(suporte) e atrito (arrasto).

Permitindo a aplicação destas estruturas melhorias de até 323% relativamente a outros

designs, o tubarão, como fonte de inspiração, é possivelmente a opção mais viável para, nas

áreas da aerodinâmica e da mecânica, se desenvolver aspetos como a sustentabilidade e a

rentabilidade. [10]

Curiosamente, inspirado nestas características do tubarão, a Speedo (marca de material

de natação) desenvolveu um fato para o corpo com a mesma tecnologia do revestimento

deste animal. Nos jogos olímpicos de Sydney, 83% dos atletas usaram este equipamento. O

fato, tal como no tubarão, diminuía o atrito e, ao mesmo tempo, apertava os músculos, o que

ajudava a entardecer o aparecimento da fadiga. Mais tarde em 2010, por causa destes

aumentos de rendimento, a Federação Mundial de Natação baniu os fatos de corpo inteiro.

[11]

3.3 Ventilação

Mick Pearce, um arquiteto de Zimbabwe, em parceria com engenheiros da Arup

Associates, desenvolveu um novo sistema de ventilação para um edifício de grandes

dimensões, que permite um menor gasto de energia e uma regulação da temperatura, com

base nos montes de térmitas (Figura 10).

Figura 10: Monte de térmitas. (Adams, 2017)

Após ter sido contratado para desenvolver o Eastgate Center, o arquiteto deparou-se com

um obstáculo: os investidores que iriam financiar a construção não pretendiam utilizar os

meios que estavam ao seu alcance para ventilar esta estrutura tão complexa e grandiosa.

Deste modo, Mick Pearce inspirou-se nos montes de térmitas, estruturas por estas

construídas e que, no seu interior, estão revestidas de fendas que facilitam a circulação do ar

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(Figura 11 e 12). Deste modo, numa tentativa de reproduzir a capacidade de regulação da

temperatura observada no habitat das térmitas, desenvolveu um sistema de ventilação natural

e sustentável, baseado num processo de convecção.

A. Macrotermes michaelseni B. Macrotermes subhyalínus

Figura 11: Representação do sistema de ventilação natural nos montes das térmitas (Figura

adaptadas de Fehrenbacher, 2012, “BIOMIMETIC ARCHITECTURE: Green Building in Zimbabwe

Modeled After Termite Mounds”, https://inhabitat.com/building-modelled-on-termites-eastgate-centre-

in-zimbabwe/)

Ao longo do dia, o calor gerado no interior do edifício é absorvido para que, durante a

noite, este seja expulso de forma natural, sem a necessidade de recorrer a sistemas

mecanizados. Desta forma, o ar frio é direcionado para a parte inferior das diferentes

divisórias, obrigando o ar quente a ascender até ser expulso pelas condutas de ar para o

exterior. Este processo repete-se até se atingir a temperatura ideal, através de um processo

de convecção (Figura 13). [12][13]

Figura 12: Processo de convecção no edifício Eastgate Center (Pearce, 2016)

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Esta infraestrutura permitiu uma diminuição de 35% da energia total despendida

comparativamente a um edifício das mesmas dimensões e equipado com equipamentos de

ar condicionado regulares. [14]

3.4 Automóvel - Pneus

Um grupo de investigadores da Universidade de Glasgow, inspirando-se na forma como

os sapos aderem às superfícies com as quais entram em contacto e baseando-se no estudo

das suas caraterísticas, desenvolveram as propriedades adesivas e mecânicas dos pneus.

Os sapos possuem, nas suas extremidades, pequenas almofadas adesivas que lhes

permitem uma fixação extraordinária a superfícies húmidas (Figura 14). Estas almofadas

consistem em células epidérmicas, de formato hexagonal, separadas entre si por um espaço

de aproximadamente 1 μm. Consequentemente, quando em contacto com zonas húmidas, a

água infiltra-se nas concavidades, resultando assim numa maior aderência a essas

superfícies.

Figura 13: Extremidades dos Tree frogs (Journal of Experimental Biology, 2009)

Deste modo, quando se aplicam rugosidades semelhantes às encontradas nas

extremidades dos tree frogs aos pneus, verifica-se um aumento significativo nas capacidades

de aderência dos veículos à estrada, maioritariamente quando esta se encontra molhada.

[15][16]

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4. Contribuição do Biomimetismo

A aplicação do conceito de Biomimetismo na Indústria implica, como muitos outros

processos de criação e investigação, um longo e detalhado trabalho de observação, análise,

experimentação, interpretação de dados e elaboração de conclusões.

Num processo científico, a inspiração, o ponto de partida, revela ser um grande auxílio

no restante. Deste modo, apresentando a Natureza uma panóplia de espécies fascinantes

com capacidades e estruturas de funcionamento únicas, esta pode ser o grande e mais

perfeito exemplo para muitos investigadores.

Sofrendo inúmeras alterações e evoluindo ao longo de séculos, a fim de se adaptarem

melhor ao meio, os seres vivos são as mais trabalhadas e esculpidas obras de arte. Todos os

seus complexos mecanismos e transformações realizadas, surpreendentemente, a

temperatura ambiente e todas as suas outras características e estruturas estão mais próximas

do equilíbrio e perfeição. A Natureza abriga a eficácia, a complexidade e a inovação, pelo

que, a partir do estudo desta, é possível atingir as anteriores qualidades mais facilmente. Para

além disso, a diversidade e abundância da fauna, da flora e de ecossistemas permite ao

Homem explorar e analisar nas mais variadas áreas do saber.

Contudo, é ainda importante mencionar a possível dificuldade da passagem do

Natural para a dimensão Industrial. Por vezes, a Biologia tem características e fenómenos

próprios e impossíveis de serem recriados num outro meio, porque, de facto, estão assentes

na incomparável e tão intrigante componente chamada Vida.

O Biomimetismo no mundo industrial, na engenharia mecânica, é, muitas vezes, uma

complexa porta que se abre para o futuro onde há mais eficácia, sustentabilidade, inovação

e possibilidades.

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5. Conclusão

Após milhões de anos de evolução, a Natureza tem alcançado a resolução de

processos eficazes e esta é a base da inspiração da biomimética. Na Natureza, não existem

resíduos ou desperdícios – tudo o que sobra é reutilizado por outros organismos. A eficiência

encontra-se em todos os sistemas naturais e, portanto, os engenheiros procuram nela as

soluções para os problemas atuais. Os animais, as plantas e os microrganismos revelam o

que funciona, como funciona e, acima de tudo, exemplificando, clarificam o que é sustentável

e o que perdura.

Ao contrário da natureza, que possui um sistema cíclico denominado cadeia alimentar,

a indústria possui um sistema linear, caracterizado por não reaproveitar os materiais.

Sendo a Natureza um verdadeiro mundo de pormenores e mecanismos infindáveis, o

Homem irá ser sempre surpreendido por esta e nela encontrará sempre o Exemplo, a

Novidade. Num planeta, onde há limitações, onde há deveres, onde a sustentabilidade é uma

das maiores preocupações e onde a Inovação é uma condição necessária, o Homem é

desafiado a crescer. Crescer como? Com quem sempre cresceu, com a Natureza. Projetando-

a nas nossas criações, nos nossos pensamentos e projetos, a Humanidade chegará mais

longe.

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6. Referências bibliográficas

[1]Santos, Jaques. 2009. “Como imitar a natureza na Arquitetura”. Dissertação de Mestrado,

Arquitetura, Instituto Superior Técnico Lisboa.

https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/395138364721/Versao_final.pdf.

[2]Bretas, Alex. 2015. “Biomimética (Kit Fora da Caixa)”.

https://medium.com/educa%C3%A7%C3%A3o-fora-da-caixa/biomim%C3%A9tica-kit-fora-

da-caixa-9e412544806

[3]Flamehorse. 2014. “Top 10 Geniuses of 10 Fields of Human Activity”.

https://listverse.com/2010/03/24/top-10-geniuses-of-10-fields-of-human-activity/

[4]TEDx Talks. 2010. “Biomemética: Fred Gelli at TEDxSudeste”. Youtube, 20:47.

https://www.youtube.com/watch?v=h-4nK-jyQoY.

[5]Lenau, Torben. 2016. ”Bio-inspired design - Biomimetics inspiration from nature to create

new and improved products”. http://polynet.dk/bionik/.

[6]Camargo, Maytê Galvão. 2014. DESIGN DE PRODUTOS BIOMIMÉTICOS VISANDO A

SUSTENTABILIDADE NAS EDIFICAÇÕES: Ferramenta de Solução Biomimética Orientada

pelos Sistemas de Certificações Ambientais. Acedido a 11 out. 2019.

[7]Design Insite. 2013. “Methods: Bio-inspired Design (BID)”.

http://www.designinsite.dk/bid/index.html. Acedido a 11 out. 2019.

[8]El-Zeiny, Rasha Mahmoud Ali. 2012. “Biomimicry as a Problem Solving Methodology in

Interior Architecture”. Procedia - Social and Behavioral Sciences 50 (julho): 502-512

https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2012.08.054

[9]Siddique, Radwanul, Yidenekachew J. Donie, Guillaume Gomard, Sisir Yalamanchili,

Tsvetelina Merdzhanova, Uli Lemmer e Hendrik Hölscher. 2017. “Bioinspired phase-separated

disordered nanostructures for thin photovoltaic absorbers”.

American Association for the Advancement of Science 3, no. 10 (setembro).

https://doi.org/10.1126/sciadv.1700232.

Novos Desafios Industriais na Engenharia Mecânica – Biomimetismo, na Chave da Inovação

16

[10]Domel, August G., Mehdi Saadat, James C. Weaver, Hossein Haj-Hariri, Katia Bertoldi e

George V. Lauder. 2018. “Shark skin-inspired designs that improve aerodynamic

performance”. Journal of the Royal Society Interface 15, no. 139 (fevereiro).

https://doi.org/10.1098/rsif.2017.0828.

[11]Jeansonne, John. 2017. “Phelps’ “race:” Google “Jump the shark.”

http://www.johnjeansonne.com/?p=1730.

[12]National Geographic. 2018. “See How Termites Inspired a Building That Can Cool Itself |

Decoder”. Youtube, 3:41. https://www.youtube.com/watch?v=620omdSZzBs.

[13]Adams, Dallon. 2017. “The best of biomimicry: Here’s 7 brilliant examples of nature-

inspired design”. https://www.digitaltrends.com/cool-tech/biomimicry-examples/ .

[14]Pearce, Mick. 2016. ”Biomimicry Architecture”. http://www.mickpearce.com/Eastgate.html

[15]He, Zhenping, Chung-Yuen Hui, Benjamin Levrard, Ying Bai & Anand Jagota. 2016.

“Strongly Modulated Friction of a Film-Terminated Ridge-Channel Structure”. Scientific

Reports 6, no. 26867 (maio). https://doi.org/10.1038/srep26867.

[16]Scholz, Ingo, W. Jon P. Barnes, Joanna M. Smith, Werner Baumgartner. 2009.

“Ultrastructure and physical properties of an adhesive surface, the toe pad epithelium of the

tree frog, Litoria caerulea White”. Journal of Experimental Biology 212, no.2 (novembro): 155-

162. https://doi.org/10.1242/jeb.019232.

Novos Desafios Industriais na Engenharia Mecânica – Biomimetismo, na Chave da Inovação

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7. Anexo

7.1. Anexo 1 - Metodologia proposta pelo LdSM da UFRGS