Biyomimikri-Biyotaklit!

Sanayi devrimi! Sona gidişin başlangıcı mı? Her şey bu devrimle başladı. İnsanoğlunun ne kadar üstün olabileceğinin ispatlandığı devrim. Hele bir de bilimsel buluş ve bilimin desteği de eklenirse, insan her şeye muktedir olabildi.

Tarım devrimi bize topraklara hükmetmeyi ve onun asıl sahibi olduğumuz düşüncesini verdi. Böylece doğayla olan ilişkimiz tek taraflı olup, doğanın aslında insanı beslemek gibi bir görev üstlendiği fikrini kabulleniverdik.

Doğa 3.8 milyar yıldır kendi kendini sürekli besliyor, onarıyor ve işletiyor. Üstelik bu sistem geri dönüşümlü ve çevreci.  Aslında yaşadığımız tüm sorunların çözümü doğada mevcut. Önemli olan doğru şekilde doğru yerlere bakabilmek. Bunu bir örnekle açıklamak gerekirse hep tekerleğin icadından bahsederiz. Belki de aslında ihtiyaç olduğu için tekerlek bulunmamış, kazara tekerlek gibi bir yapının yuvarlandığını gördükten sonra bunun hangi ihtiyaçlar için, nasıl kullanılabileceği fikri oluşmuş olabilir.

İnsanlar doğanın tasarımlarını diğer alanlarda karşılaşılan problemleri çözmek için kullanıyor. Bazen çok etkili çözümler üretilebiliyor. Gelişmiş ülkelerde bunun çok güzel örnekleri mevcut. Ancak bu tür teknolojilerin tam ortasında ise Biyoloji bilimi yatmakta. Doğada var olan biyolojik canlıların doğa ile uyumlu işleyen sistemlerinin çözüldüğü noktada, inovasyon ve nanoteknoloji gibi konular devreye giriyor ki buradan kopyalanan işlevler yepyeni teknolojik buluşların ortaya çıkmasını sağlıyor. Gelin isterseniz doğadaki canlılardan kopyaladığımız teknolojileri bir gözden geçirelim. Ve, bu teknolojilerin aslında var olan biyolojik sistemlerin nasıl birer kopyası olduğu ve geliştirildiğini görelim.

Böceklerin ve kelebeklerin yanardöner renklerini, güvelerin gözlerindeki yansımayı önleyici dokuyu örnek alınmış. Böylece daha parlak cep telefon ekranlarının geliştirilmesinde kullanılmış. Fiberglas teknolojisi ise timsah derisinden esinlenilmiş. Ok, bıçak ve hatta kurşunun bile işlemediği timsah derisinin sırt kısmında özel bir doku bulunur. Bu kollojen protein lifleridir. Bu lifler dokuyu güçlendirir. Bundan esinlenen fiberglas teknolojisi bugün mimari, otomotiv, deniz taşıtları üretiminde kullanılıyor. Başka bir örnek termit yuvasından esinlenerek yapılan bir bina. Bu bina termitlerin oluşturduğu tümseklerin model alınmasıyla tasarlanan ilk soğutmalı binadır. Karıncaların muazzam bir şekilde birlikte hareket edebilme yetenekleri bulunuyor ve bu işi yaparken de bir kaos meydana gelmiyor. Bilim insanları binlerce karıncanın aynı anda çift yönlüde olsa bir “böceksel zincirleme kazası” olmadan nasıl koordine olabildiklerini incelemekte.  Bu belki de trafik akışına yardımcı olabilecektir.

Bir kunduz türünün suda yaptığı baraj tipi korunaklı yapılar barajların yapımına ilham kaynağı olmuştur. 2010 yılında Milenyum Teknoloji Ödülünün sahibi olan Prof. Dr. Michael Gratzel elektrik üretebilir güneş panelleri üretimini, bitkilerin fotosentez sürecini bu tür nanoteknolojik paneller için kullandığını belirtmiştir. Bugün birçok bilim merkezlerinde bitkilerdeki yaprak biyokimyası mimik edilerek elektrik üretimine çare aranmaktadır. Öyle ki, silikon, kobalt ve nikel gibi maddeler kullanılarak yapay yaprak üretimi denenmektedir.

Avustralya’nın Melbourne kentinde inşa edilen CH₂ (Hidrokarbon=Doğal klimalı bina) isimli bina, sürdürülebilir yaşamın ya da tasarımın en iyi örneklerinden biridir. Bu örnekte olduğu gibi, biyomimikri ile mimari tasarım örnekleri bir arada uygulandığında ortaya mükemmel ürünler çıkıyor. Bu tür tasarımlarla, doğal kaynakların daha duyarlı kullanımı ve insan yapımı bu türlü yapının çevreye verdiği zararın azaltılması hedefleniyor.

Arılar iyi bir mimar ve matematikçidirler! Gerçekten de petekleri altıgen şeklinde yaparak maksimum hacimde balı muhafaza ederler. Kozanın dört köşesinden bal yapımına başlarlar ve merkezde buluşurlar. Arı kovanları teleskoplar için çatı modelleri olmuştur. Bal peteklerinde ki dizayn devasa teleskop aynalarının ilham kaynağıdır. Altıgen bal peteği şeklinde tasarlanan bu aynalar hem hafif hem de hava geçişine izin verir; sert ve dayanıklıdır. Havanın devir daim yapması da camı soğuk tutup görüntünün daha net olmasını sağlar. Altıgen yapısı ayrıca kayıp alanları yok eder ve yapı güçlü olur. Geniş bir görüş alanı sağlar. Arıların göz yapısı da altıgen biçimindedir.

“Ya doğa sandığımızdan daha akıllıysa ve aslında kullanılan bizlersek”

Arılar birçok yönden izlenmesi gereken ve öğretici yanı çok olan böceklerdir. Özellikle arıların nektar kaynağını bulup bunu diğer arılara haber vermesi ve diğer arıların bu kaynağı tam ve doğru bir şekilde tespit edebilme yetileri, havacılık sanayinde önemli çözümleri beraberinde getirecektir.

Örümceğin ağları çelikten bile daha dayanıklıdır. Bu materyalin sağlamlık ve esnekliği daha taklit edilemedi. Örümcek ağının esneme kapasitesi bugün yapay olarak üretilmiş en iyi telin neredeyse 4 katıdır. Örümceklerden elde edilen bu iplikler ABD ordusunda kurşun geçirmez yelek yapımında kullanılıyor. Örümcekler ayrıca ağlarını çayırlarda yatay düzlemde kurarlar. Bu yöntemi taklit eden insanlar büyük mekanların üstünü kapamak için kullanırlar. Münih Olimpiyat Stadı ve Cidde Havaalanı Terminali buna örnektir. Böylece tavandaki çeşitli gerilimler eşit olarak dağıtılmış olur. Örümcek ağlarının su tutma özelliği ve nanoteknolojide kullanılacak sağlam giysilerin üretilmesine kadar geniş bir zeminde kullanılması için çalışmalar yapılmaktadır.

Yunusların cisimleri fark etmelerini sağlayan “sonar” yöntemi kullanılarak görme engelli kişilerin tek başlarına dolaşmaları mümkün hale gelmiştir. Karayollarında ki kedigözü reflektörlerinin esin kaynağı kedinin gözleridir. Biyomimikrinin belki de en iyi örneği “cırtbant”tır. Köpeğin tüylerine yapışmış bir pıtrak bu icadın sebebi olmuştur. Ağaçkakanın darbe emici gagalama tekniği taklit edilerek buz baltası üretildi. Ağaçkakanların bu mekanik şok emici özellikleri bugün otomotiv dünyasında kullanılmaktadır.

Dünyanın en büyük ticari karo halı üreticisi olan Interface Şirketi ürünlerinde biyomimikriyi kullanarak (ormandaki ahenkten esinlenerek) yönsüz halıları üretmiştir.

Hızlı trenlerin çok hızlandığında yüksek ses çıkarması ve tünellerden çıkarken ses patlaması yapması uzun yıllar problem oldu. Çare doğadaki kuşlardan geldi. Baykuşlar uçarken çok sessizdirler ve sessizliğe sebep olan tüylerin tasarımında gizlidir. Büyük tüylerin arasında tırtıklı tüyler vardır ve bunlar ufak girdaplar meydana getirerek gürültüye neden olan büyük girdapların bölünmesini sağlıyor. Trenin tünelden çıkarken fazla ses çıkarma sorunu ise yalıçapkını ile çözüldü. Bu kuş avlanmak için direnci az olan havadan çok olan suya dalıyor. Trenin burnunun tıpatıp yalıçapkını kuşunun gagası gibi taklit edildiğinde ses patlamasının önüne geçildi.

2009 yılında yapılan bir haber başlığı şunu yazmaktaydı: “Hayvanlar olmasa otomobil tasarımcıları işsiz kalacak”. Gerçekten de üretilen her otomobil modellerinde hayvanlardan değişik tasarımların taklitlerini görebilmekteyiz. Ayakkabı tasarımlarında da hayvanlardan esintiler görürüz. Amerikadaki bir tavşanın ayağı raket gibi olup tüylerle kaplıdır. Bu hayvanın kara batmasını engeller. Kar ayakkabıları buradan esinlenmiştir. Dağcıların giydiği botlar dağ keçisinin toynaklarından esinlenmiştir.

Trafik ve okul ikaz levhalarının tasarımında tavuz kuşu model alınmıştır. Bu kuşlar çiftleşme dönemi kuyruklarında ki telekleri açıp görsel bir şov yapar. Tüyler yalnızca kahverengi pigmenti bulundurur. Ancak keratin proteinin güneş ışığını kırıp yansıtarak değişik renklerin oluşumunu sağlar. Bu teknik kullanılarak ışığın yansımasıyla renk kazanan levhalar üretilmektedir. Speedo mayo firması sürtünmeyi azaltmak için köpekbalığı derisindeki dişçikleri esin kaynağı olarak kullanmıştır. Bu dermal yapılar sürtünmeyi azaltır. Aynı şekilde köpekbalıkları derilerine alg ve bakteriler yapışmaz. Bu özellik kullanılarak bu deriye benzer bir kaplama malzemesi üretilmiştir. Bu malzeme hastane enfeksiyonlarının yayılmasını önlemektedir. Bu malzeme lamba anahtarları, kapı kolları ve musluklar gibi yerlerde de kullanılmaktadır.

Rüzgar türbinlerinin az rüzgarlarda bile dönmesini sağlayan mekanizma balinanın kuyruğundan ilham alınarak yapılmıştır. Kambur balinanın yüzgeçlerinde dişli kenarlar vardır. Bu dişli kenarlar akıntıyla beraber hareket ederek direnci 2 azaltır. Bu sayede düşük rüzgarlarda bile türbinler hareket eder.

Kimyagerlerin yarattığı sentetik yapıştırıcılar yerine doğal ve hatta suda bile iş görebilen yapıştırıcı olabilir mi? Bu konuda yıllarca çalışan bilim insanları var ve henüz sonuç alınamasa da şimdilik suda yaşayan kum kalesi solucanı ve midye bu işin profesyonel örnekleridir.

Uçak kuşların uçuş sistemlerinden esinlenerek tasarlanmıştır. Helikopterin uçuş mantığı yusufçuk böceğinin havada asılı kalabilmesine borçludur. “Uçan” yılanların tek bir kanat gibi havada uzun süre kalarak sürünmeye benzer hareketlerle uçabilmesi insansız hava araçlarının esin kaynağı olmuştur.

Deniz kabuklarının iç yapısı çeliğinkiyle aynıdır. Tuğlayla örülmüş bir duvara benzer. Doğada bilinen en dayanıklı malzeme deniz kabuğudur. Demire karbon katarak çelik üretilir. İki Türk bilim insanı Prof. Dr. Serinkaya ve Prof. Dr. Tamerler tabiat anayı taklit etmek yerine malzemeleri onun yaptığı gibi yapalım fikriyle proteinleri kullanarak bugün gümüş, platin, mika, titanyum, safir, silika, insan dişi dokusu ve altın üretebiliyorlar.

Bakteriler incelenmesi gereken dünyada en fazla bulunan ayrı bir canlı grubudur. Bazı türleri altın bile üretebilir. Rolstonie metallidurans adlı bakteri erimiş altını külçe altına dönüştürebilir. Bazı türler yaşamın olamayacağı yerlerde bile yaşayabilir. Deinococcus radiodurans isimli bir bakteri türü de radyoaktif bölgelerde bile yaşayabilir. Öyle ki bu tür nükleer atıkların temizlenmesinde en güçlü aday durumundadır.

Doğadan esinlenip yapılan araştırmalarda doğanın kimyasına körü körüne bağlılık çoğu zaman yanlış sonuçlara yol açabilir. Yapılması gereken önemli özellikleri alıp kendi amaçlarımız doğrultusunda kullanabilmektir. Birçok şirket ya da birey başarı için zaman zaman taklide başvurmak zorunda kalıyor. Taklit yapma zorunluluğunu belirleyen unsurların başında küreselleşme, dış kaynak kullanımı ve bilginin hızla dağılımı gelmekte. İlerlemek ve rakiplerin bir adım önüne geçebilmek için inovasyonu ve taklidi zekice bir araya getirmemiz gerekiyor. Körü körüne taklide gitmemek ve üzerine kendinden de bir şeyler koymak gerekir.

Biyomimikri konusunda inovasyon ne kadar geçerli olsa da imitasyon ayrı bir önemdedir. İmitasyon (taklit) insan ırkının alet ve yeteneklerini kullanarak ayakta durmasının temelini oluşturur. İmitasyon olmasaydı insanlığın gelişimi mümkün olamazdı. Yeni doğanlar ebeveyninin yaptıklarını taklit eder. Bu durum iş dünyası için de böyledir. Herkes kendi başarısının anahtarını bulmak için başarılı şirketleri inceler. Aslında değer yaratan başarıların önemli bir bölümü doğru şekilde kopyalanan hizmet ve ürünlerle ortaya çıkar.

Biyomimikri Devrimi: “Doğanın en iyi fikirlerinden taklit ederek öğrenme” olarakta çevrilebilecek biyomimikriyi “Doğadaki olası çözümleri veya çözüm potansiyellerini” birçok farklı disiplinle bir araya getirmektir. Biyomimikri fikrinin yaratıcısı Biyolog Janine M. Benyus doğadaki modellerin taklit edilmesi gerektiğini söylüyor. Hayvanlar, bitkiler ve mikroplar mükemmel birer mühendis. Neyin doğru işlediğini ve en önemlisi dünya üzerinde neyin bozulmadan kalacağını buluyorlar.

Nilüfer (Lotus) çiçeği örneğinde olduğu gibi nanoteknolojinin en büyük ilham kaynağı doğadır. Doğadaki bütün maddeler atomlardan oluşuyor. Atomları hareket ettirebilecek boyutlarda aletler geliştirilebildiği taktirde, doğadaki atomik dizilim taklit edilerek her şey kopyalanabilir. Nanoteknolojiyle, maddeleri farklı kılan en küçük birim olan atomların dizilişindeki çeşitliliğe müdahele edilebiliyor. Örneğin kömür moleküllerindeki atomlar düzenlenebilirse aynı moleküllerin farklı bir dizilimi ile elmas elde edilebilir. 1 metrenin milyarda biri olan nano, başka bir deyişle bir saç telinin 80 binde biri büyüklüğünü ifade eder. Bu kadar küçük parçacıkları birleştirerek (değiştirerek) yeni ürünler elde eden teknolojiye nanoteknoloji denir. Bu teknoloji ile atomlar ve moleküller tek tek birleştirilerek istenen ürün elde edilebilecek.

Lotus etkisi olarak adlandırılan ve nilüfer çiçeğinin özelliklerinden üretilen çok sayıda teknoloji vardır. Bu çiçeğin yaprağı nanoteknolojinin gözbebeğidir. Binaların dış cephelerinin kir ve leke tutmaması için üretilen dış cephe boyaları, kir ve leke tutmayan akıllı tekstiller, seramik sektörü ve son olarak saçın kir tutmamasına olanak sağlayan şampuanlar bu yaprağın özelliklerinden esinlenerek üretilmiştir.

Doğadan esinlenerek yapılan tasarımlar içinde yararlı olma potansiyeli en fazla olanlardan biri, biyolojiden esinlenen robotlardır. Yakın zamanda robotların giderek artan bir biçimde, savaşlardan çalışma yaşamına ve hatta mutfağımızın düzenlenmesine kadar her şeye egemen olabileceği belirtiliyor.

İstakozların yaşamı askeri alanda sualtı mayınlarının bulunması ve etkisiz hale getirilmesi konusunda örnek alınmakta. Geko kertenkelesinin yerçekimine meydan okuyan baş aşağı düşmeden duruşu parmaklarında ki güçlü yapışkanlık özelliğinden ileri gelmekte olduğundan bu özelliğin kullanılarak bu malzemeyle kaplı eldiven giyen insanların cam yüzeylerde bile düşmeden yürüyebileceği planlanmaktadır. Nike firması bu kertenkelenin nano boyuttaki kıllardan oluşan ayak yapısını örnek alarak dağcı ayakkabısı tasarladı. Robot yılan kullanma projesinde askeri amaç öne çıkmakta ve başında kamera ve mikrofon taşıyan bu tür robot yılan her yere girebilmekte, görüntü ve ses kaydı yapabilmektedir. Bu robotun bomba taşıyarak militanlar arasına girip patlatma görevi yapabileceği planlanıyor.

115 milyon yıl önce yaşamış en kabiliyetli uçan hayvan olan Pterodaktil dinazoru bugün en yeni nesil casus uçaklarına esin kaynağı olmakta. Bu dinazorun fiziksel ve biyolojik özellikleri taklit edilerek yalnız uçan değil, aynı zamanda yürüyen ve suda giden insansız bir hava aracı üzerinde çalışılıyor.

Pireler üzerinde yapılan araştırmalar mükemmel yay sistemi ya da düzgün olmayan zeminlerde sıçramaya olanak sağlayan robot teknolojilerinin geliştirilmesinde kullanılmakta.

“Nehir yatağında akar”. Günümüzde artık çevreci iş modeli ve inovasyon büyüme ve kar getiren konseptler olarak görülmekte. Şirketler uzun dönemde karlı bir şekilde faaliyetlerini devam ettirebilmek için çevrenin ve toplumun sürdürülebilirliğine ihtiyaç duyarlar. Bu nedenle günümüzde pek çok şirket için çevreci ürünleri piyasaya sürmek ve iş modellerine çevreci süreçleri dahil etmek ciddi anlamda kar getiren yatırımlar haline gelmeye başladı. Ayrıca sivil toplum örgütlerinin çevre konusunda gösterdiği duyarlılık baskıları da şirketleri çevreye daha duyarlı olmaya zorladı. Uzun yıllardan beri kapitalizmin kötü çocuğu olarak suçlanan Nike da yaklaşık 20 yıllık bir yolculuğun ardından bugün çok farklı bir yerde inovasyonu ve çevreyi öne çıkarmış durumdadır. Dünyanın en büyük parakendecilik şirketi Wal-Mart geçmişte sosyal konular ve çevreyle ilgili sorunlara gösterdiği duyarsızlığı yenmek için yeşil temaları kullanmaya başladı. Bugün dünyanın en büyük organik süt üreticisi ve sürdürülebilir balık satıcısı durumunda. Geçmişte ABD’nin çevreyi en çok kirleten şirketi olarak biline DuPont keskin bir dönüş yaşayarak bugün ülkenin en yeşil şirketlerinden biri haline geldi. Bütün bu örnekler gösteriyor ki insanların çevreye gösterdiği duyarlılığa karşı şirketlerin duyarsız kalması onların sürdürülebilir karlılıkları üzerinde artık ciddi ciddi düşünmeleri gerektiğini ortaya çıkarmaktadır. Bugünkü ekonomik sistem daha çevreci ve toplumsal beklentileri göz önünde tutan bir sisteme evrilmek zorunda.

Yukarıda verilen örneklerden anlaşılacağı üzere doğanın taklit edilmesi sürecinin farklı disiplinlerde yaygınlaşarak devam etmesi halinde önümüzdeki yıllarda “biyomimikri üzerine bir devrim” yaşanacak gibi görünüyor. Türkiye bu konuya en fazla tekstil ve boya sanayisiyle girdi. Diğer sektörlerinde işin içine girmesi halinde ortaya çok farklı bir Türkiye fotoğrafı çıkacaktır. Tür zenginliği yaşayan ülkemizde incelenecek her biyolojik materyal değişik teknolojik ürün kurgulama fırsatlarını önümüze sermektedir. Bu alanda yapılan her yatırım, bizi teknolojiyi belirleyen ülkeler sınıfına sokacaktır. Dileğimiz; temel bilimler kavramının (Biyoloji, Fizik, Kimya, Astronomi) anlaşılır olması ve önem verilmesidir.