BIOMIMÉTICA – O DESIGN E ARQUITETURA COMPLEXA DOS CUPINZEIROS INSPIRAM CONSTRUÇÕES SUSTENTÁVEIS

A Biomimética vem auxiliando o ser humano no uso de tecnologias mais eficientes e sustentáveis.

O que é Biomimética?

A biomimética é uma área da ciência que estuda as estruturas biológicas e suas funções, procurando aprender com a Natureza, suas estratégias e soluções, e utilizar esse conhecimento em diferentes domínios da ciência. A designação desta recente e promissora área de estudo científico provém da combinação das palavras gregas bíos, que significa vida e mímesis que significa imitação. Dito de modo simples, a biomimética é a imitação da vida.

Exemplos:

Velcro: Desenvolvido a partir de 1941 pelo engenheiro George de Mestral a partir da observação de sementes de grama dotadas de espinhos e ganchos que se prendiam nos pelos de seu cão.

Superfícies de baixo atrito: Inspirada na forma como a pele dos peixes reage ao contato com a água, essa tecnologia, aplicada ao seu traje de natação, ajudou o nadador Michael Phelps em suas conquistas nas piscinas. A mesma tecnologia tem sido aplicada também em cascos de navios, submarinos e mesmo aviões.

Telas “asa-de-borboleta”: São superfícies de visualização de baixíssimo consumo de energia, baseadas na forma como as asas de borboletas refletem a luz.

Turbina “WhalePower”: Inspirada na forma das barbatanas da baleia jubarte, as lâminas nervuradas desse tipo de turbina eólica produzem 32% menos atrito e 8% de deslocamento de ar que as lâminas lisas convencionais.

Carro biônico: Desenvolvido pela Mercedes-Benz a partir da forma do peixe cofre, o carro Bionic atinge um coeficiente de aerodinâmica de 0,19 e consome 20% menos combustível que um veículo convencional de potência equivalente.

Efeito lótus: Baseado na forma como as folhas do lótus repele a água e a sujeira, diversas soluções estão sendo desenvolvidas pela indústria para aplicação em tecidos, metais, para-brisas de aviões e faróis de automóveis.

Neste artigo vamos mostrar o conceito dessa ciência aplicada a um edifício, que foi inspirado na estrutura de um cupinzeiro africano. Mas, antes de tudo, devemos entender um pouco sobre a arquitetura complexa dos cupinzeiros, e logicamente de seus construtores.

Os cupinzeiros têm sido chamados de maravilhas da engenharia, e por bons motivos.

Essas estruturas impressionantes, feitas de terra e saliva, podem chegar a 6 metros de altura. Suas paredes de 45 centímetros de espessura são cozidas pelo sol até ficarem tão duras quanto concreto. Alguns cupinzeiros são construídos literalmente da noite para o dia.

Perto do centro do cupinzeiro, mora a rainha, que pode por milhares de ovos por dia. Sem asas e cegos, os “cupins operários” carregam os ovos para cavidades especialmente construídas. Ali, eles cuidam das larvas até elas eclodirem. Mas a maior maravilha do cupinzeiro talvez seja seu sistema de ventilação.

Os cupins, neste caso, os do sul da África (Namíbia e Zimbábue), constroem montes imensos onde cultivam fungos (sua fonte principal de alimento). Esses fungos devem ser mantidos a exatos 30,55°C – e a temperatura externa varia extremamente, indo de 1,6°C durante a noite, a 40°C durante o dia. Porém, esses cupins conseguem estabilizar a temperatura através de um sistema complexo que está constantemente abrindo e fechando uma rede de túneis de ventilação – para aquecimento ou resfriamento.

Com um sistema de correntes de convecção cuidadosamente ajustado, os cupinzeiros sugam o ar através da parte inferior dos montes, levando-o a galerias inferiores com paredes úmidas, para em seguida subir por um túnel, direto ao topo. Os cupins estão constantemente cavando novos túneis e fechando antigos, de forma a regular a temperatura.

Estudo

Um projeto chamado Termes, da Universidade de Loughborough, na Inglaterra, realizou um mapeamento tridimensional da estrutura de cupinzeiros, de forma a estudar sua arquitetura e funcionamento. Tudo foi realizado com ajuda de tecnologia de ponta e as imagens abaixo demonstram alguns passos do processo, captadas para um especial da BBC: preenchimento, utilização de um gigantesco scanner 3D e a geração de um modelo tridimensional detalhado.

Este estudo é único em sua abordagem interdisciplinar, trazendo expertise em engenharia de construção, simulação, engenharia de processos, física, fisiologia, ecologia e história natural. Ele procura entender como os edifícios podem ter seus ambientes personalizadas para aplicações que vão desde habitações residenciais, implementáveis, edifícios para o espaço, todos auto-sustentáveis. E, a julgar pelo que temos encontrado até agora, este projeto poderá ajudar-nos a desenvolver algumas das técnicas de construção mais empolgantes de sempre”, disse o Dr Rupert Soar de Wolfson, líder do projeto.

Esquema descoberto do interior do cupinzeiro e suas estruturas.

De posse dos modelos detalhados, os cientistas podem entender como funciona a estrutura de túneis e dutos de ar – que realiza troca de gases, mantém a temperatura e regula a umidade. Objetiva-se chegar a padrões utilizáveis na construção de edificações autorreguláveis.

Aplicação

Existe um edifício que foi projetado e construído através dos princípios da Biomimética dos cupinzeiros africanos: o Eastgate Center (Shopping Center e salas comerciais, vide imagem acima), na cidade de Hare, no Zimbábue, projetado pelo arquiteto Mick Pearce. Esse edifício não possui um sistema convencional de ar condicionado ou aquecimento, porém, mesmo assim, mantém ao longo de todo o ano sua temperatura regulada, com uma economia dramática no consumo de eletricidade.

No Eastgate Center, a estrutura é predominantemente de concreto, mas funciona de forma similar ao cupinzeiro. A ventilação que entra na edificação é resfriada ou aquecida, dependendo do que estiver mais quente, o ar ou o próprio concreto da edificação. É, então, canalizada para os escritórios ou para o próprio shopping center, antes de sair pelo sistema de exaustão natural (similar a uma chaminé). Trata-se de um conjunto que engloba duas edificações separadas por um espaço aberto, com iluminação zenital e aberto à ventilação local.

Sistema de circulação de ar no Eastgate imita o sistema do cupinzeiro.

Detalhe do espaço aberto no Eastgate que também imita o sistema do cupinzeiro para regulação da temperatura local.

Os princípios da Biomimética aplicados no Eastgate Center, fizeram com que o edifício inteiro consumisse espantosamente menos de 10% da energia que um prédio convencional de sua mesma escala. Além de ser um avanço ecológico, essa economia (de cerca de 3,5 milhões de dólares no empreendimento) resulta em alugueis 20% menores que os das edificações convencionais circundantes, além é claro de todo conforto climático para seus ocupantes.

Analogia

Existe uma complexidade inimaginável na natureza, e por conta disto é que a Biomimética foi criada, para tentar entender essa complexidade e engenhosidade e aplicá-la ao uso humano, da forma mais sustentável possível. Foram necessários longos estudos e projetos realizados por pessoas muito inteligentes e altamente capacitadas para criar um edifício que seguisse as mesmas premissas de um “simples” cupinzeiro.

Do outro lado, os cupins são insetos muito simples e comuns, e pelo que se sabe, não possuem intelecto, mas possuem uma habilidade construtiva fantástica e sabem exatamente como construir seus cupinzeiros usando uma arquitetura, design e engenharia muito avançados como vimos neste artigo.

Como os cupins aprenderam a construir seus habitats com tamanha engenhosidade, a ponto de saberem exatamente controlar a temperatura dentro do cupinzeiro?

Referências:

World first for Loughborough University-led termites research project (2004). Loughborough University [acessível neste link];
Biomimétisme. Biomimethic [acessível neste link];
Biomimetic Architecture: Green Building in Zimbabwe Modeled After Termite Mounds. Inhabitat [acessível neste link];
Biomimética e Arquitetura2. ArquitetoGeek [acessível neste link];
Landscapes as organs of extended physiology (2007). Pruned [acessível neste link];
Cooling Concepts. Alternatives to Air Conditioning for a Warm World. Medscape [acessível neste link];
BBC: Life in the Undergrowth (2006) by David Attenborough [acessível neste link];
Eastgate Centre, Harare. Wikipédia [acessível neste link]