Las piñas de pino, son uno de los adornos más utilizados durante estas fiestas decembrinas, y son considerados por muchas personas como los adornos ideales. Sin embargo, estos artefactos son más que unos simples adornos navideños, pues esconden una infinidad de curiosidades, y algunas de ellas pueden ser aprovechadas por la biónica como disciplina, para aplicarlas en diversos sectores.

Una de las funciones de las piñas es contener las semillas, llamadas piñones, las cuales darán lugar a nuevos árboles. Tras un largo proceso evolutivo, las piñas han desarrollado un sistema para proteger sus piñones, y funciona según la humedad que existe en su ambiente pues, cuando hay mucha humedad, se cierran para evitar que sus semillas caigan a la tierra, ya que no son condiciones óptimas para su desarrollo. Sin embargo, cuando la humedad disminuye y el tiempo se considera seco, las piñas se abren para esparcir sus semillas y, así, dar lugar a nuevos pinos.

Una vez ocurrido este proceso, las piñas se comportan como una autentica estación meteorológica: las fibras de sus tejidos se curvan hacia adentro cuando la humedad es alta y hacia afuera cuando está seca. Durante este movimiento, la composición de las paredes celulares juega un papel crucial. Sus paredes celulares están compuestas de lignina, un polímero orgánico que proporciona rigidez a la pared celular, y de celulosa, que es bastante buena para hincharse.

Muchos científicos e ingenieros están estudiando este mecanismo para emularlo y aprovechar sus propiedades en diversos sectores, principalmente en la construcción de edificios inteligentes, cuyas ventanas, puertas o paredes se abran y cierren según las condiciones ambientales, con el fin de reducir el consumo energético y contribuir al cuidado del medio ambiente.

Un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM, por sus siglas en inglés), y de las Universidades de Freiburg y Stuttgart, en Alemania, está trabajando en el desarrollo de elementos de accionamiento biomiméticos llamados actuadores, los cuales están compuestos por dos capas de materiales que absorben cantidades variables de líquido y se comportan de manera similar a las piñas de pino.

Lo interesante de esto es que la energía para estos movimientos no proviene de procesos metabólicos, sino únicamente de mecanismos físicos y propiedades materiales.

Zollfrank, 2017

Un campo de aplicación prometedor para estos actuadores biomiméticos inteligentes son estructuras de techo convertibles para estadios. El techo de un estadio debe proporcionar suficiente protección contra la intemperie y sombra para los espectadores, permitiendo también una ventilación suficiente de las filas. El enfoque más común son las estructuras de techo que se pueden abrir y cerrar. Por ejemplo, el estadio de Wembley, en Londres cuenta con enormes estructuras de acero móviles. Sin embargo,
estos techos convertibles también son muy complejos, cuentan con grandes sistemas mecánicos, que conducen a altos costos de planificación y construcción, alto consumo de energía, alto mantenimiento y a menudo una falta de longevidad y robustez funcional.

Es por eso que el grupo de investigadores liderados por Cordt Zollfrank, químico, científico forestal, investigador en materiales y profesor de la TUM propuso el uso de sus elementos impulsores biónicos para fachadas en el diseño de los techos convertibles.

La figura anterior muestra una propuesta de piel de edificio inteligente para un estadio, en donde la geometría y la estructura sus materiales, está programada para estar en un estado completamente cerrado, similar a una teja, cuando existe alta humedad relativa; y en un estado completamente abierto cuando hay baja humedad relativa. En condiciones de cielo nublado, el estado abierto es uniforme. Pero bajo un cielo despejado las puntas de los elementos siguen la posición del sol. De esta manera, la piel se puede configurar para ofrecer el máximo sombreado por encima de las tribunas y máxima permeabilidad lumínica sobre el terreno, mientras se adapta a los cambios estacionales, tal como lo hacen las piñas.

La pregunta ahora es cómo se pueden diseñar tales enlaces cruzados de la manera más eficiente posible y cómo crearlos en cualquier tamaño

Zollfrank, 2017

A pesar de que aún falta mucho camino por recorrer, este podría ser el primer paso para la arquitectura sostenible, en donde la naturaleza misma es nuestra mejor maestra.