Met haar boek ‘De natuur als uitvinder’ heeft Ylva Poelman fraai de bionica neergezet als het vak van de toekomst. Bionica is leren van de natuur: het toepassen van succesvolle oplossingen uit de natuur – miljarden jaren aan innovatie gratis beschikbaar, zoals de ondertitel luidt. Bionica is duurzame natuurkunde en mechanica, net zoals fermentatie duurzame chemie is: gebruik van de doelmatigheid, energie- en materiaalzuinigheid en recycling van natuurlijke processen.
Het thema van de natuur als uitvinder illustreert Ylva Poelman met tientallen voorbeelden, het ene nog fraaier en fantastischer dan het andere. Neem de klimaatregeling in een termietennest (p.153). Termieten leven in synergie met schimmels die een constante temperatuur van ca. 30 graden nodig hebben. Een hele uitdaging voor diertjes die leven in woestijnen waar het overdag 40 graden is en ’s nachts 1 graad. Ze lossen dat op met een ingenieus systeem van luchtcirculatie: onderin laten ze koele, verse lucht in, bovenin laten ze opgewarmde ‘verbruikte’ lucht uit. En ook de oriëntatie van de burcht ten opzichte van de zon speelt een belangrijke rol. Pioniers van de passieve verwarming, termieten. Inderdaad: de natuur als uitvinder. En waar de traditionele menselijke techniek dit probleem zou oplossen met pompen, airco en verwarming, kortom met energiegebruik, staat passieve verwarming nu steeds meer in de belangstelling.
De natuur als uitvinder is efficiënt en duurzaam
Ylva Poelman laat zien dat imitatie van de natuur slimme, zuinige en duurzame oplossingen geeft voor allerlei activiteiten, zoals lijmen, boren, bouwen, grijpen, springen en voortbewegen. De natuur blinkt uit in constructies die zowel licht als stevig zijn. De olifant bijvoorbeeld (p.85) heeft een zeer grote maar ook lichte schedel. Als het hoofd net zo zwaar zou zijn als de rest van het lichaam, zou het dier de kop niet omhoog kunnen houden. Dit probleem heeft de evolutie opgelost door in de schedel vele holtes aan te brengen, ingesloten door bot dat voor stevigheid zorgt. Hetzelfde principe past de natuur toe bij kiezelwieren, die eveneens licht en sterk moeten zijn (p.97-103). Dit ontwerpprincipe leidt tot vele interessante vormen die kunnen leiden tot nog maar nauwelijks ontsloten ingenieurs-oplossingen. Ingenieurs hebben op basis hiervan een werkwijze ontwikkeld genaamd ELiSE (Evolutionary Light Shell Engineering), en hiervoor een database samengesteld met meer dan 90.000 eencelligen met een exoskelet; van elk organisme vermeldt de database zijn 3D-structuur en informatie over het gedrag van de constructie onder standaardbelastingen. ELiSE wordt toegepast in onderdelen van allerlei apparaten, zoals wasmachines, scheepsrompen, auto-onderdelen en de fundering van offshore windturbines.
Leren van de natuur is, zoals blijkt uit dit boek, mogelijk op zeer uiteenlopende terreinen. De winterslaap van goudhamsters geeft aanknopingspunten voor het bestrijden van de ziekte van Alzheimer (p.111). De manier waarop de wederopstandingsvaren uitdroogt en weer ‘tot leven komt’ heeft geleid tot betere manieren om vaccins te bewaren (p.112). Dolfijnen (p.70) en bultruggen (p.116) inspireren tot energiebesparende schoepen en ventilatoren. Tuberkels, afgekeken van de borstvinnen van bultruggen, worden al toegepast bij de vinnen van surfboards en de bladen van helikopters, ventilatoren en windturbines. Manieren om in de nacht dauw te winnen in de woestijn worden afgekeken van de woestijnkever (p.138).
De natuur als uitvinder biedt ook ontwerpstrategieën
De natuur biedt niet alleen concrete oplossingen maar ook ontwerpstrategieën die wij kunnen gebruiken om constructievraagstukken op te lossen. Ylva Poelman vat de werkwijze van de natuur samen in een aantal regels. De natuur zoekt naar efficiëntie, flexibiliteit, adequate kwaliteit, zorg voor de omgeving en slimme structuren. Deze regels samen vormen een strategische doorbraak die nog jaren lang inspiratie kan geven voor constructieve problemen, bijvoorbeeld in de architectuur. Zelfs het gedrag van dieren kan een rijke inspiratiebron zijn: het gedrag van mieren en bijen bij het vinden van een voedselbron, en van spreeuwen in een zwerm wordt slechts door een paar ontwerpregels bepaald en is succesvol zonder hiërarchische structuur – terwijl menselijke organisaties zeer vele regels kennen en meestal strikt hiërarchisch zijn opgebouwd, met alle kansen op ontsporingen bij falende leiders. ‘De natuur als uitvinder’ is dus een rijk boek dat niet alleen praktische voorbeelden geeft maar ook aanzet tot verder denken, waarnemen en ontwikkelen. Het zou direct vertaald moeten worden in het Engels.
En toch is het boek verre van perfect. Ten eerste is op elke bladzijde te merken dat Ylva Poelman natuurkundige is en geen affiniteit heeft met de scheikunde. Daardoor mist ze de helft van haar onderwerp. De passages over de bouwstenen van de natuur (eiwitten, koolhydraten, vetten en nucleïnezuren) hadden de auteur kunnen inspireren tot hele hoofdstukken over toepassing van processen uit de natuur in de chemische industrie – inderdaad, fermentatie – en de fabricage van materialen. En de stukken over composietmaterialen (en eigenlijk is in de natuur elk materiaal een composiet) hadden met een chemische input veel rijker kunnen zijn. Ten tweede is Ylva Poelman veel te bescheiden. Met de grote hoeveelheid materiaal die zij heeft verzameld had een typische Amerikaanse opschepper als Jeremy Rifkin een bestseller geschreven. Niet dat Ylva Poelman van mij een bestseller hoeft te schrijven, maar ze wil toch wel worden gehoord, vermoed ik. En succes begint met te suggereren dat je succes hebt. Vier daarom de successen van de bionica, Ylva. Zodat ook de natuur als uitvinder succes zal hebben.
Ylva Poelman, natuur- en sterrenkundige, is specialist op het gebied van bionica, innovatie en peoplemanagement. Ze is initiator en aanjager van het Bionica Innovatie en Expertise Centrum in Groningen. Over dit onderwerp schrijft ze ook tweewekelijks als columnist onder de titel ‘De Bionische Vrouw’ voor Trouw.
Ylva Poelman. De natuur als uitvinder, Miljarden jaren aan innovatie gratis beschikbaar. Amsterdam 2015. ISBN 978 90 488 2541 7. ISBN e-book 978 90 488 2542 4.