Patrones unificadores de la naturaleza
Descripciones detalladas y ejemplosLa naturaleza usa procesos químicos y materiales que son seguros para los seres vivos.
Los organismos llevan a cabo procesos químicos dentro y cerca de sus propias células. Esto hace imperativo que usen sustancias químicas, procesos químicos y materiales derivados de la química que apoyen los procesos de la vida. La química de la vida está basada en agua y utiliza un subconjunto de elementos químicos configurados en estructuras tridimensionales precisas. La combinación de la arquitectura tridimensional y la composición es clave para maximizar el autoensamblaje, guiar las actividades químicas y el desempeño de materiales, y permitir su biodegradación en componentes que puedan utilizarse una vez que hayan terminado su función. Con respecto a nuestros sistemas de producción, la importancia de utilizar la química y los materiales respetuosos de la vida es aplicable en las varias escalas del sistema, del abastecimiento o del cultivo de materiales, a los productos o a las mercancías de la fabricación, transportando esas mercancías, y considerando lo que les sucede al final de su ciclo de vida.
Ejemplos de la biología
Elementos encontrados en los organismos
Hay 118 elementos químicos en la tabla periódica (4 de ellos por ser confirmados), pero la naturaleza hace una gran cantidad de sus procesos químicos usando solo 28 de ellos. Once elementos se encuentran en todos los organismos, incluyendo 4 de los más abundantes en la atmósfera: carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, y 7 que son mucho menos abundantes que esos 4. Otros 5 elementos también se encuentran en pequeñas cantidades esenciales en todos los organismos (incluyendo algunos metales), y 12 elementos se encuentran en cantidades traza solamente en algunos organismos. El ADN (o ARN en el caso de algunos virus) es la molécula que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos. Aunque está hecha con solo carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y fósforo, estos átomos se ensamblan de formas únicas que proveen toda la información necesaria para hacer a cada organismo en la Tierra.
Canastilla de Venus
La canastilla de Venus es una esponja de cristal que forma una bella y compleja estructura usando
el agua como solvente. La estructura está hecha de sílice que la esponja extrae del agua de mar
a temperatura y presión ambiente. Las fibras cristalinas de la canastilla de Venus transmiten
la luz mejor que los cables industriales de fibra óptica, en parte porque las fibras incorporan
cantidades muy pequeñas de sodio.
el agua como solvente. La estructura está hecha de sílice que la esponja extrae del agua de mar
a temperatura y presión ambiente. Las fibras cristalinas de la canastilla de Venus transmiten
la luz mejor que los cables industriales de fibra óptica, en parte porque las fibras incorporan
cantidades muy pequeñas de sodio.
Aplicaciones de diseño
Burt’s Bees
La compañía Burt’s Bees ha expandido su línea de cuidado de labios para incluir una serie de brillos, sombras y colores que fueron creados, en apego a una serie de requerimientos, utilizando un número relativamente pequeño de ingredientes naturales. Por ejemplo, la línea básica de cuidado de labios incluye cera de abeja, aceite de coco, aceite de semilla de girasol, aceite de menta, lanolina, tocoferoles, extracto de hoja de romero, aceite de soya, aceite de canola, y aceite de limoneno. A su vez, los aceites se elaboran con un mínimo de materias primas y procesos. La línea de bálsamos de color para labios también se desarrolla a partir de un rango pequeño de materiales naturales para crear la paleta de color.
Nalco Company
Nalco Company es una empresa que busca reducir su uso de solventes petroquímicos. En 1999, recibió el premio U.S. Presidential Green Chemistry Challenge Award por haber desarrollado un proceso base agua para crear un polímero para el tratamiento de aguas residuales. Los polímeros de emulsión tradicionales, hechos con productos derivados del petróleo, y que se usan comúnmente para el tratamiento del agua, vierten aceite y surfactantes al medio ambiente. Los polímeros de Nalco están manufacturados en soluciones salinas base agua eliminando así el vertido anual de aproximadamente 2.3 millones de kilogramos (5 millones de libras) de aceite al medio ambiente. Además, el proceso de manufactura utiliza un producto de desecho, sulfato de amonio, de otro proceso industrial y es más eficiente energéticamente.
Créditos de imagen
Elementos en los organismos: (c) Biomimicry Institute
Esponja cristalina de mar: NOAA, CC-BY