Apa Itu Biomimikri?

Filosofi dari pemodelan produk, proses dan kebijakan pada elemen alam dikenal sebagai biomimikri atau biomimetik. Sebagai bentuk kehidupan paling rajin yang pernah berjalan di bumi, umat manusia terus-menerus terinspirasi oleh praktik terbaik di sekitarnya dan terus-menerus meminjam darinya untuk meningkatkan status keberadaannya. Maharishi Sushruta, seorang santo terpelajar dari India kuno (600 SM) yang dikreditkan sebagai visioner di balik operasi, mendasarkan desain instrumennya pada profil rahang berbagai hewan.

Dalam contoh lain, Leonardo Da Vinci, polymath maverick yang memerintah selama Renaissance, membuat cetak biru dari mesin terbang pertama. Meskipun Macchina Volante, seperti yang diketahui, tidak pernah mencapai tahap konstruksi, itu termasuk sayap seperti burung dan ekor yang dimekanisasi untuk mengepakkan dan berputar untuk membantu mengarahkan pesawat.

Filosofi produk memanfaatkan desain fungsional dari unsur-unsur alam ini dikenal sebagai biomimikri atau biomimetik. Meskipun mungkin tidak sejelas melihat manusia terbang dengan sayap palsu, arsitek kontemporer dan desainer produk masih menggunakan biomimetik untuk membuat produk luar biasa yang tidak hanya mempertahankan daya tarik estetika, tetapi juga fungsional secara berkelanjutan.

Mengapa model sesuatu setelah alam?

Kehidupan telah ada di Bumi selama lebih dari 3 miliar tahun, berkembang tidak hanya untuk bertahan hidup, tetapi juga berkembang dalam kondisi yang berubah. Dalam skema evolusi ini, solusi untuk banyak masalah yang dihadapi manusia setiap hari sudah ada. Sifat lain yang menonjol dari solusi ini adalah bahwa mereka berkelanjutan di alam, tidak seperti apa pun yang pernah dirancang manusia.

Berikut adalah beberapa contoh untuk pertimbangan Anda:

1. Pohon mampu menarik air dari akar terdalamnya ke daun tertingginya tanpa bantuan pompa mekanis. Redwood Hyperion, untuk referensi, adalah pohon tertinggi di dunia dengan ketinggian sekitar 380 kaki atau 35 lantai.

2. Lautan dan pepohonan menyerap karbon dioksida untuk tidak hanya menyediakan oksigen segar bagi manusia, tetapi juga memanfaatkan karbon yang diserap untuk konstruksi seluler.

3. Sutra laba-laba, bahan kimia yang membantu laba-laba memutar jaringnya, setidaknya 3 kali lebih kuat dari baja dan dapat terurai secara hayati.

4. Kamuflase, yang sangat berguna selama masa perang, adalah ciri khas bunglon, yang dapat mengubah warna kulitnya untuk berbaur dengan lingkungan sekitarnya.

5. Aquaporin adalah lubang berbentuk jam pasir dalam sel darah merah yang menyaring air dari larutan garam jauh lebih efisien daripada osmosis konvensional: tidak ada penyumbatan filter, yang terjadi dalam osmosis.

Tingkatan biomimetik

Tergantung pada tingkat emulasi proses kehidupan organisme lain, biomimetik dapat diklasifikasikan menjadi tiga tingkat desain: produk, proses dan kebijakan.

1. Biomimetik tingkat organisme

Ini mengacu pada replikasi bentuk organisme untuk menginspirasi desain produk. Perekat Velcro yang ada di mana-mana adalah contoh klasik biomimetik pada tingkat organisme. Penemu Velcro, George de Mestral, tertarik dengan struktur mikroskopis duri yang menempel pada bulu anjingnya. Permukaan luarnya memiliki banyak proyeksi yang memiliki kait kecil di dalamnya. Ketika anjing disikat oleh tanaman, kait ini akan menempel pada bulunya dan terbawa, serta sangat sulit untuk dilepaskan.

Velcro adalah bentuk pengikat yang sangat serbaguna, karena dapat digunakan pada berbagai permukaan dalam berbagai konfigurasi. Manfaat tambahan Velcro adalah, tidak seperti perekat, Velcro dapat digunakan kembali. Velcro memiliki berbagai aplikasi yang beragam, termasuk perlengkapan tahan gempa untuk peralatan rumah tangga dan furnitur.

2. Biomimetik tingkat perilaku

Dalam biomimetik perilaku, desainer bertujuan untuk mereplikasi perilaku suatu organisme ketika bersentuhan dengan elemen lain. Ini paling baik dijelaskan oleh teratai yang mekar di rawa-rawa dan tetap segar, terlepas dari lingkungannya.

Kelopak dan daun teratai bersifat ultra-hidrofobik, artinya mereka menunjukkan sifat anti air dan kotoran yang ekstrem, umumnya dikenal sebagai sifat pembersihan sendiri. Hal ini telah menginspirasi banyak produk, seperti cat yang dapat membersihkan sendiri, pelapis anti noda untuk kain, dan pelapis anti air untuk cat otomotif.

3. Biomimetik tingkat ekosistem

Ketika sistem dimodelkan untuk menjadi bagian dari ekosistem alami, daripada diturunkan sebagian darinya, tingkat biomimetik tertinggi tercapai. Semua elemen ekosistem biomimetik saling berhubungan dan saling bergantung. Contoh penting biomimetik tingkat ekosistem adalah Eastgate Center di Zimbabwe, yang dimodelkan pada gundukan rayap. Gundukan rayap dirancang untuk mempertahankan suhu yang stabil di dalam, terlepas dari fluktuasi suhu di luar.

Gundukan rayap memiliki serangkaian ‘cerobong asap’ tipis yang menyerap panas di siang hari, sekaligus menjaga bagian dalamnya tetap sejuk. Pada malam hari, udara panas, karena kepadatannya yang rendah, keluar dari cerobong asap ini. Di bagian bawah gundukan ada ventilasi terbuka, yang memungkinkan udara dingin masuk ke dalam. Dengan cara yang sama, penggunaan beton berpori dan cerobong asap yang dibantu kipas memungkinkan arsitek untuk mengecualikan sistem pendingin udara konvensional di Eastgate Centre, namun mempertahankan suhu yang layak huni di Zimbabwe yang semi-kering.

Lebih banyak contoh biomimetika

Meskipun bentuk biomimetik yang paling berkelanjutan adalah pada tingkat ekosistem, tidak selalu mungkin untuk menjalankannya. Bahkan biomimetik tingkat produk dan proses menghasilkan produk yang inovatif. Berikut adalah beberapa ilustrasi lain dari biomimetika di dunia kita.

1. Kingfishers dan Kereta Peluru

Kereta peluru identik dengan perjalanan berkecepatan tinggi dan hanya berjalan di jalan khusus. Saat melewati terowongan, hidung seperti peluru menyebabkan penumpukan gelombang udara berfrekuensi rendah, yang dapat menciptakan ledakan sonik destruktif di belakangnya. Masalah ini telah dipecahkan dengan membuat hidung kereta peluru mirip dengan paruh burung pekakak, yang memungkinkan burung itu menyelam ke dalam air tanpa menimbulkan percikan.

2. Panel Surya dan Pengaturan Filotaksis Daun

Filotaksis mengacu pada susunan daun pada batang tanaman dengan cara yang memungkinkan pengumpulan sinar matahari secara maksimal. Karena pengaturan ini, fotosintesis oleh tanaman menunjukkan efisiensi yang sangat tinggi yaitu 95%.

Ketika sel fotovoltaik, elemen penyusun panel surya, disusun dalam pola yang sama, mereka tidak hanya menempati ruang yang jauh lebih sedikit, tetapi juga menunjukkan peningkatan efisiensi. Untuk menempatkan ini dalam perspektif, peternakan surya dengan tata letak datar memiliki efisiensi 30% dan menempati banyak ruang, dibandingkan dengan pohon surya setara, yang tidak hanya 50% lebih efisien, tetapi juga hanya membutuhkan beberapa  persegi ruang.

3. Warna tanpa pigmen dan tampilan elektronik

Kupu-kupu morfo dan burung merak dikenal karena warnanya yang indah dan berkilauan. Namun, segudang warna ini tidak dihasilkan oleh pigmen; sebaliknya, refleksi selektif dari cahaya datang memungkinkan mereka untuk menghasilkan warna yang tidak ada di tempat pertama. Ini telah dimanfaatkan oleh raksasa teknologi Qualcomm untuk mengembangkan tampilan yang lebih hemat energi yang menghasilkan warna dengan memantulkan panjang gelombang tertentu dari setiap piksel.

4. Permukaan anti-mikroba dan kulit hiu

Selain melepaskan bahan kimia untuk memerangi pertumbuhan mikroba di permukaannya, hiu memiliki dentikel kecil di kulit mereka yang mencegah bio-fouling. Para peneliti di Sharklet Technologies telah mengembangkan permukaan tahan bakteri serupa yang dapat digunakan secara luas di rumah sakit yang saat ini mengandalkan metode dekontaminasi fisik dan kimia.

5. Turbin angin dan paus bungkuk

Tepi sirip paus bungkuk memiliki tuberkel yang membantu mengurangi hambatan. Hal ini telah mempengaruhi desain bilah turbin bertenaga angin untuk mengurangi hambatan udara dan bergerak lebih cepat, sehingga menghasilkan lebih banyak listrik.