Nietypowa gąbka znaleziona w głębinach oceanu wzbudziła zainteresowanie badaczy. Powodem są jej niezwykłe umiejętności kontrolowania przepływu wody przez jej ciało bez zużywania energii. Odkryli, że kontrola przepływu zerowej energii przez gąbkę może zainspirować energooszczędne projekty.
Uniwersytet Rzymski Tor Vergata i Wydział Inżynierii Uniwersytetu Nowojorskiego Tandon prowadzą ostatnio interesujące badania. Najnowsze badania, wykorzystujące symulację komputerową o ekstremalnie wysokiej rozdzielczości, pokazują, jak struktura szkieletu gąbki koszyczkowej Wenus (Euplectella aspergillum) wykorzystuje energię prądu . Pokazuje ona, jak wychwytuje ona powolne prądy płynące w głąb oceanu. A także, jak te gąbki kierują się w dół, do wnętrza ciała, aby móc się pożywić planktonem i innymi zawieszonymi w nim cząsteczkami pokarmu.
Badaniem współkierują dr Giacomo Falcucci z Uniwersytetu Tor Vergata w Rzymie i prof. Maurizio Porfiri z Instytutu Tandon przy Uniwersytecie Nowojorskim.
Dr Falcucci mówi: „ Z inżynierskiego punktu widzenia, szkielet gąbki wykazuje niezwykłe zdolności adaptacyjne do otoczenia, nie tylko pod względem strukturalnym, ale także pod względem dynamiki płynów ”.
„ Gąbka znalazła eleganckie rozwiązanie maksymalizujące podaż składników odżywczych, działając wyłącznie w oparciu o pasywne mechanizmy ” – dodał dr Falcucci.
Metoda badawcza i narzędzia użyte
Włoskie centrum superkomputerowe CINECA udostępnia Leonardo , maszynę obliczeniową opartą na dowodach. Jest to trójwymiarowy model komputerowy, składający się ze 100 miliardów punktów, który przedstawia niezwykłą spiralną strukturę szkieletową.
Potrafi wykonywać astronomiczne obliczenia na sekundę. Zespół zintegrował realistyczny przepływ wody wokół i przez cyfrową gąbkę. Miało to miejsce przy różnych wielkościach prądu i warunkach.
Dowiedz się, w jaki sposób ekologiczne betonowe powłoki firmy Reef Design Lab chronią siedliska morskie
Tworzenie nowych, energooszczędnych projektów
Naukowcy podkreślają biomimikrę, która leży u podstaw zdolności łączenia gąbek. Wierzą, że może ona znaleźć zastosowanie w nowych projektach, w tym w optymalizacji reaktorów chemicznych. Możliwe jest zwiększenie przepływu tlenu poprzez konstrukcję takich ogniw jako części systemów wentylacyjnych. Może to również poprawić filtrację powietrza wewnątrz budynków.
Zakrzywione, nierówne grzbiety mogą być nawet charakterystyczne dla aerodynamicznych konstrukcji o niskim oporze, które jednocześnie zapewniają wymagany przepływ powietrza wewnątrz pojazdu . Natura po raz kolejny dostarczyła pomysłowego modelu dla innowacji technologicznych.
Ciekawostką jest fakt, że biocement jest potencjalnym ekologicznym zamiennikiem zwykłego cementu.
Naturalna zasada działania
Gąbka wykorzystuje swoją spiralną, grzbietową powierzchnię, która działa jak spiralne schody, aby wykonać zadanie. Wykorzystuje proste prawa fizyki, aby wciągać wodę w górę przez swoją porowatą, ramową strukturę. W ten sposób oszczędza energię potrzebną do pompowania.
Takie sieci pomagają oszczędzać energię poprzez minimalizację oporu przy dużej prędkości przepływu. Naturalna wentylacja głębokich dnót oceanów jest niezwykle skuteczna. Pokazuje to, jak ważną rolę odgrywają gąbki w tym trudnym środowisku. Badania wykazały, że pasywna filtracja pożywienia przez gąbki działa tylko przy bardzo niskich prędkościach prądu. To zaledwie centymetry na sekundę od otaczającego je środowiska.
