A la hora de construir edificios sostenibles, los seres humanos tenemos mucho que aprender de las termitas. Un estudio reciente que mis colegas y yo publicamos en Science Advances explica cómo algunas termitas africanas mantienen temperaturas frescas y estables en sus nidos durante todo el año. La respuesta está en las paredes de los nidos, compuestas por poros diminutos pero muy interconectados.
Hoy, arquitectos y constructores buscan continuamente formas nuevas y mejores de refrigerar los edificios sin consumir más energía. De hecho, la creciente demanda de aparatos de aire acondicionado es uno de los puntos ciegos más importantes del debate energético actual: se ha previsto que se venderán 10 aparatos de aire acondicionado nuevos cada segundo durante los próximos 30 años. A medida que el planeta se caliente, la gente necesitará cada vez más construir edificios sostenibles que no dependan de grandes cantidades de energía para el aire acondicionado.
Aquí es donde entran en escena las termitas. Las termitas —que no deben confundirse con sus parientes lejanos, las hormigas— son insectos con estructuras sociales sofisticadas basadas en jerarquías: tienen reyes, reinas, obreras y soldados. Como los humanos, estos parientes de las cucarachas prefieren construir su propio entorno en lugar de adaptarse a uno. Por ejemplo, algunas termitas dominan el cultivo sostenible de hongos que les ayuda a digerir los alimentos. También hay termitas que viven en regiones áridas, potencialmente hostiles para su organismo. Para contrarrestar este entorno adverso (y, en algunos casos, mantener el cultivo de hongos), construyen estructuras lo bastante frescas y húmedas; estos son los famosos montículos o nidos.
Por estas razones, los nidos de termitas se han estudiado ampliamente como ejemplos de ventilación eficaz y control de la temperatura. Sin embargo, hasta hace poco no se entendía del todo cómo construyen exactamente sus estructuras.
Distintas termitas, distintos mecanismos
Algunas especies de termitas, las que cultivan hongos, construyen nidos elevados que se ventilan mediante un complejo sistema de túneles y aberturas. Estos túneles regulan la ventilación de los nidos del mismo modo que las chimeneas y las ventanas funcionan en una casa humana. De hecho, algunos edificios se han inspirado en los nidos de termitas, como el Eastgate Centre, en Zimbabue que consume con éxito un 90% menos de energía que un edificio vecino de tamaño similar.
En cambio, las termitas que no cultivan hongos construyen nidos de aspecto liso, sin aberturas visibles. A pesar de ello, la ventilación sigue siendo importante para estas termitas. Hasta hace poco no estaba claro cómo conseguían mantener el aire en movimiento dentro de sus nidos para evitar asfixiarse.
La estructura es clave para la ventilación de los nidos
Eso es lo que nos propusimos investigar mis colegas y yo: un equipo de biólogos, ingenieros y matemáticos de Francia y el Reino Unido. Nuestra investigación reveló que los diminutos elementos que componen los propios nidos están optimizados para que estos procesos se produzcan de forma natural y eficaz.
Nos centramos en una especie que no cultiva hongos, la termita cosechadora de hierba, y empezamos excavando nidos que encontramos en Senegal y Guinea, en África occidental. Los nidos están hechos de partículas de tierra mezcladas con agua y saliva de termita. Aunque no tienen aberturas visibles, sus paredes están formadas por poros de tamaño micrométrico.
Tomamos pequeñas muestras de los nidos y las examinamos con un escáner de microtomografía de rayos X, parecido al que se usa en los hospitales, pero capaz de escanear con una resolución mucho mayor. Así descubrimos que las paredes exteriores construidas por las termitas contienen poros pequeños y una serie de poros algo mayores e interconectados. De hecho, alrededor del 99% del espacio poroso estaba conectado.
A partir de las imágenes de rayos X, pudimos crear una versión digital de los nidos, muy parecida a los mundos digitales de los videojuegos. Después, simulamos los nidos en las condiciones en que viven estas termitas: en el clima seco de Senegal y el más húmedo de Guinea.
Descubrimos que las conexiones entre los poros grandes permiten que el aire se «filtre» a través de la pared exterior, del mismo modo que el café pasa por un filtro. Esto es clave para la ventilación y la regulación de la temperatura.
Al crear diminutos conductos de ventilación, los poros de los nidos gestionan el intercambio de gases de forma similar a los pulmones humanos. Pero, mientras que un par de pulmones se desinfla y se infla para impulsar la ventilación, en estos nidos el aire entra y sale debido a las diferencias de temperatura entre el interior del nido y el exterior.
Todavía no sabemos si las termitas crean estos poros interconectados siguiendo reglas de construcción sencillas o como consecuencia de las limitaciones físicas que impone la forma en que se compactan las partículas de tierra. Sin embargo, nuestra investigación sugiere que lo clave para la ventilación es la estructura, no el material utilizado. Esto es especialmente relevante porque las muestras de las dos regiones están compuestas principalmente por materiales distintos: arena en Senegal y arcilla en Guinea.
El reto ahora es extraer los mismos principios de diseño y aplicarlos a mayor escala para los seres humanos. Nadie quiere vivir en una copia exacta de un nido de termitas, con cámaras para el cultivo de hongos incluidas. Pero aprender de las termitas podría implicar crear nuevos materiales sintéticos de construcción con poros conectados. Es importante recordar que el ingenio humano nos permite no solo copiar formas presentes en la naturaleza, sino también imitar los mecanismos que las generan.
