İnovasyonda Biyotaklit
Büşra Özdemir - Yüksek Biyoteknolog
Eğer, dünya gezegeninin tarihi bir yıla sıkıştırılsaydı insanlık son 15 dakikasında ortaya çıkardı ve bu 15 dakikanın da son bir dakikasında son zamanların endüstriyel gelişimi meydana gelmiş olurdu. Bu küçük orana rağmen bilimsel anlamda en büyük gelişmeler son yüzyılda meydana gelmiştir[1]. İnsanlık tarihi boyunca anlaşılmaya çalışılan doğa, çevre ve hatta uzay hakkında elde edilen tüm bilimsel bilgiler belirli bilim dalları altında kategorize edilmiştir. Bazı bilim dalları kendi aralarında bilgi alışverişi yaparak interdisipliner hale gelmiştir.
Biyomimetizm (Biyomimikri), terim olarak yunanca da biyo(bios) ve taklit(mimesis) kelimelerinden türeyen interdisipliner bir alan olup insan hayatının iyileştirilmesi amacıyla doğanın taklit edilmesi veya doğadan esinlenerek daha yaratıcı bir teknoloji elde edilmesi için yapılan çalışmaları kapsar[1]. Doğanın kendisi birçok konuda insanlığın sorunlarının çözülmesinde ilham kaynağı olmuştur ve olmaya devam edecektir. Birçok alanda çalışmalar yapan değerli bilim insanı Leonardo Da Vinci’nin “İnsan zekâsı… .Doğanın keşiflerinden daha güzel daha basit ya da daha direkt bir keşfe imza atamayacak. Çünkü doğanın keşiflerinde ne bir şey eksiktir ne de fazladır.” sözü de bir nevi biyotaklit kavramının önemini vurgulamaktadır. Biyotaklit (biyomimikri) terimi tarihte ilk kez 1997’de bir yazar olan Janine M. Benyus tarafından literatüre kazandırılmıştır[2].
Son yıllarda artan sanayileşme ile birlikte ortaya çıkan çevre kirliliği ve doğal kaynakların tükenmeye yüz tutmuş olması pozitif bilim insanlarını ve mühendislik alanlarını doğayı taklit ederek maksimum verim elde edebilen aynı zamanda sürdürülebilir ürünler tasarlamaya yöneltmiştir. Doğada bulunan canlılar birçok konuda insanlığa ışık tutmuş sorunların çözülmesini sağlamıştır. Şimdiye kadar geliştirilmiş en popüler biyotaklit tasarımlarına bazı örnekler ise şöyledir;
Cırt-Cırt
1940’larda köpeği ile doğa yürüyüşüne çıkan İsviçreli mühendis George de Mestral, pıtrak otu denilen bitkilerin kozalaklarının pantolonuna ve köpeğinin tüylerine yapıştığını görmüştür ve temizledikten sonra bu minik kozalakları mikroskopta incelemiştir. Mikroskop altında incelediğinde bitkinin küçük kancalardan oluştuğunu görmüştür ve bunun üzerine bu pıtrak kozalaklarının yeniden kullanılabilecek bir yapışkan olarak kullanabileceğini düşünmüştür. Mestral günümüzde cırt cırt dediğimiz ürünün temelini atmıştır. Cırt cırtlar NASA tarafından astronotları ve uzaydaki malzemeleri sabitleştirmede, spor ayakkabılarında, mont, çanta gibi günlük hayatımızda sıklıkla kullandığımız eşyalarımızda faydalanılan bir malzeme haline gelmiştir. Biyotaklit teriminin yaratıcısı olan Benyus bu icat için yıllar sonra “muhtemelen gelmiş geçmiş en iyi gelir getiren biyotaklit örneği” demiştir.
Mimari
Biyotaklit tasarımların en popüler örnekleri mimari alanında olup kahramanı olan canlılar ise doğanın mucize inşaatçıları olarak bilinen termitlerdir. Kule şeklindeki dev yuvalarıyla bilinen termitlerin yuvalarındaki sıcaklık değeri, dışarıdaki hava sıcaklığı 40 ve üstü dereceleri dahi gösterse bile, yuvanın içi 30 derecede kalabiliyor. Çünkü yuvalar hem güneşin ısıtıcı etkisini azaltacak şekilde hemde hava akımını sağlayabilecek şekilde tasarlanıp inşa ediliyor. Yuvanın kalın duvarları izolasyon işlevi görüp fazla ısıdan korurken, gözenekler ise hava akımı sağlanıyor. Bu yuvalardan ilham alınarak tasarlanan binalar, geceleri depoladıkları soğuk havayı gündüz bina içinde kullanarak %90’a varan oranda enerji tasarrufu yapabilecek şekilde inşa edilmiştir[1].
Şekil 1: Termit yuvası ve yeni nesil binalar
Helikopter
Yusufçuk böcekleri bir başka adıyla helikopter böcekleri gerek anatomisi gerekse de uçuş stili ve denge sistemleri ile mühendislik biliminin dikkatini çekmiştir. Kanatlarındaki kısım kısım kenetlenmiş haldeki örgüsel ve kusursuz dağılmış ağırlık yapıcı hücrelerin varlığı ile saatte 95 km/saat hıza ulaşabilir ancak bu yüksek hıza rağmen dengeli uçuş stilinden ötürü kanatları yırtılmaz. Bu dikkat çekici özellikleri ve müthiş manevraları ile helikopter tasarımı yapan mühendislere ilham kaynağı olmuştur[3].
Şekil 2: Yusufçuk böceği ve helikopter
Hızlı Tren
Hızlı trenlerin üretimi ve kullanımı konusunda oldukça ileride olan Japonya’da 1990’ların sonunda 300 km/saat hıza ulaşabilen trenler üretilmiştir ancak üretilen bu hızlı trenler özellikle tünel çıkışlarında çok fazla sesli çalışıyordu. Bu ses problemi çevresel standartların üzerinde seyredince bu sorun çözülmeye çalışılmış ve yalıçapkını adlı kuş gözlemlenerek oluşturulan biyotaklit bir tasarımla söz konusu ses sorunu aşılabilmiştir. Yalıçapkını, havadan suya son derece hızlı ve sessiz bir şekilde geçerek avlanan ve gagası ile dikkat çeken bir kuş türüdür. Gagasının yapısına benzer şekilde trenlerin burunları yeniden dizayn edilmiş ve üretilmiştir. Yeni tasarım trenlere mermi tren denilmiştir ve ses problemi de çözülmüştür. Hatta %15 elektrik tasarrufu ile %10 daha hızlı gitmektedir[4].
Şekil 3: Yalıçapkını kuşu ile hızlı tren
Denizaltılar
Nautilus isimli canlı doldurup boşaltabildiği odacıklara sahip bir deniz canlısıdır. Suyun dibine batmak istediği zaman odacıklara su doldurarak ağırlaşır ve batar, suyun yüzeyine çıkmak istediği zaman da içeriden bir gaz salgılayarak doldurmuş olduğu suyu boşaltır, hafifler ve yüzeye çıkabilir. Bu çalışma prensibi denizaltıların tasarımında ve üretiminde ilham kaynağı olmuştur. Tasarlanan denizaltılarda da boş odacıklar batmak istendiği zaman su ile doldurulurken, yüzeye çıkılacağı zaman motorlar sayesinde su tahliye edilir ve yüzeye çıkılır.
Referanslar
1. Hwang, J., Jeong, Y., Park, J. M., Lee, K. H., Hong, J. W., & Choi, J. (2015). Biomimetics: forecasting the future of science, engineering, and medicine. International journal of nanomedicine, 10, 5701–5713. https://doi.org/10.2147/IJN.S83642
2. Avcı, F . (2019). DOĞA VE İNOVASYON: OKULLARDA BİYOMİMİKRİ . Anadolu Öğretmen Dergisi , 3 (2) , 214-233 . DOI: 10.35346/aod.604872.
3. ÖZSOY,F. (2020), Biyoloji 2, Ankara: MEB.
4. Öztürk, A. E. (2015, Kasım). https://www.s360.com.tr: https://www.s360.com.tr/Contents360/images/dragslider/biyotaklit.pdf adresinden alınmıştır.