Een bijzondere spons die in de diepten van de oceaan is gevonden, heeft de interesse van onderzoekers gewekt. De reden hiervoor is zijn opmerkelijke vaardigheden in het regelen van de waterstroom door zijn lichaam zonder energie te verbruiken. Ze ontdekten dat de nul-energiestroomregeling van de spons energiezuinige ontwerpen zou kunnen inspireren.
De Universiteit van Rome Tor Vergata en de NYU Tandon School of Engineering hebben onlangs interessant onderzoek verricht. Een recent onderzoek, uitgevoerd met behulp van een computersimulatie met extreem hoge resolutie, laat zien hoe de skeletstructuur van de Venus-mandspons (Euplectella aspergillum) gebruikmaakt van stromingsenergie . Het toont aan hoe de spons langzame stromingen in de diepzee opvangt. Ook wordt getoond hoe deze sponzen neerwaartse stromingen omhoog leiden naar hun centrale lichaamsholte, zodat ze zich kunnen voeden met plankton en andere zwevende voedseldeeltjes.
Het onderzoek werd gezamenlijk geleid door dr. Giacomo Falcucci van de Tor Vergata-universiteit in Rome en prof. Maurizio Porfiri van het NYU Tandon Institute.
Dr. Falcucci zegt: " Vanuit een technisch perspectief vertoont het skelet van de spons opmerkelijke aanpassingen aan zijn omgeving, niet alleen structureel gezien, maar ook wat betreft zijn vloeistofdynamische prestaties."
" De spons heeft een elegante oplossing gevonden om de voedingsstoffenvoorziening te maximaliseren, terwijl hij volledig via passieve mechanismen werkt ", voegde dr. Falcucci eraan toe.
Onderzoeksmethode en gebruikte hulpmiddelen
Het Italiaanse supercomputercentrum CINECA levert Leonardo , een op bewijs gebaseerde rekenmachine. Het is een 3D-computermodel, bestaande uit 100 miljard punten, dat de verfijnde spiraalvormige skeletstructuur weergeeft.
Het kan astronomische berekeningen per seconde maken. Het team integreerde realistische waterstromen rond en door de digitale spons. Het vond plaats in verschillende stroomsterktes en -omstandigheden.
Nieuwe energiezuinige ontwerpen maken
Onderzoekers benadrukken de biomimicry-principes van de structuur van de spons. Ze geloven dat deze principes verder kunnen worden toegepast in nieuwe ontwerpen, waaronder de optimalisatie van chemische reactoren. Het is mogelijk om de zuurstofstroom te verhogen door dergelijke cellen te integreren in ventilatiesystemen. Dit kan ook de luchtfiltratie in gebouwen verbeteren.
De gebogen, onregelmatige ribbels zouden zelfs kenmerkend kunnen zijn voor aerodynamische ontwerpen met een lage luchtweerstand die tegelijkertijd de benodigde luchtstroom in het interieur mogelijk maken . De natuur heeft wederom een ingenieus voorbeeld geleverd voor technologische innovatie.
Het is interessant om meer te weten te komen over biocement: een potentieel milieuvriendelijk alternatief voor gewoon cement.
Natuurlijk Werkingsprincipe
De spons gebruikt zijn spiraalvormige, geribbelde oppervlak, dat als een wenteltrap fungeert, om de taak uit te voeren. Hij gebruikt de eenvoudige natuurwetten om water omhoog te zuigen door zijn poreuze, raamwerkachtige structuur. Zo bespaart hij op de energie die nodig is voor het oppompen.
Dergelijke roosters helpen energie te besparen door de weerstand bij hoge stroomsnelheden te minimaliseren. Natuurlijke ventilatie op de diepzeebodem is opmerkelijk effectief. Het laat zien hoe sponzen een cruciale rol spelen in deze barre omgeving. Uit onderzoek is gebleken dat de passieve filtratie van voedsel door sponzen alleen werkt bij zeer lage stroomsnelheden, slechts enkele centimeters per seconde.
