« Si un chemin est meilleur qu’un autre, soyez sûr que c’est celui de la nature. » La phrase n’est pas récente, bien qu’elle soit plus que jamais d’actualité. La réflexion vient d’Aristote qui a déjà placé la nature comme source de connaissances pour un développement durable.
Au fil des siècles, nous n’avons cessé de la contempler, essayant de l’imiter pour avancer, nous améliorer et trouver dans le monde naturel les réponses à nombre de nos dilemmes. Léonard de Vinci en est un exemple clair. Ses machines volantes imitaient les ailes des oiseaux.
De là, d’innombrables exemples se trouvent dans des domaines aussi différents que l’ingénierie, la robotique, l’architecture, l’aéronautique… Et cette volonté d’imiter la nature a un nom : le biomimétisme ou biomimétique, un design basé sur la nature qui permet un rendement plus élevé avec moins d’impact.
La question est : si nous nous engageons pour un monde plus durable, pourquoi ne pas imiter le paradigme de la durabilité ?
La nature s’est adaptée pour relever ses propres défis, elle a réussi à survivre pendant des millions d’années, elle a su s’adapter aux circonstances. Et elle l’a fait en fournissant un retour d’expérience, de manière efficace, sans générer de déchets et en bénéficiant à son environnement.
L’imiter permettra de relever l’un des grands défis : « atteindre les Objectifs de Développement Durable en essayant de minimiser l’impact et de répondre aux changements sociaux et énergétiques auxquels l’humanité est confrontée », souligne l’architecte et directrice du Laboratoire Biomimétique espagnol, Marlén Lopez.
Biomimétique en architecture
L’architecture est l’un des domaines dans lesquels la biomimétique acquiert une plus grande pertinence. Déjà à la fin du XIXème siècle, Antonio Gaudí s’était inspiré de l’environnement forestier pour l’intérieur de son chef-d’œuvre, La Sagrada Familia. L’objectif est d’apporter la sensation d’être debout sur le sol d’une forêt à l’intérieur de la cathédrale et de créer une atmosphère qui invite à la prière.
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Un autre exemple qui se trouve dans le Palais de Cristal du Retiro de Madrid est inspiré d’un design du XIXème siècle de Joseph Paxton et est basé sur les motifs structurels d’un lys géant.
Une invention parmi les chardons
L’architecture s’inspire du monde naturel. Une promenade à travers la campagne a déjà conduit à une invention aussi courante aujourd’hui que le Velcro, qui adhère exactement comme les chardons alpins aux vêtements de l’ingénieur suisse George de Mestral, son inventeur. Il a su observer la nature avec un nouveau regard. Et c’est probablement la clé de cette discipline. La nature ne transmet pas seulement des sensations, mais aussi des solutions. Comme le dit l’architecte Marlén López, « c’est un livre ouvert auquel il suffit de poser des questions ».
Biomimétisme, une science en plein essor
Ce ne sont là que quelques exemples de la façon dont le biomimétisme a été présent à travers l’histoire de manière plus ou moins consciente. Cependant, c’est à la fin du XXème siècle qu’elle a reçu l’élan le plus explicite.
La naturopathe et vulgarisatrice scientifique Janine Benyus a popularisé le terme et donné un coup de pouce définitif à cette science avec la création en 2006 de l’Institut de Biomimétique au Montana. La petite graine est née pour créer tout un réseau de recherche, avec le monde naturel comme source d’inspiration.
« 3,8 milliards d’années se sont écoulées depuis l’apparition des premières bactéries sur Terre. Pendant ce temps, la nature a appris à voler, à faire le tour du monde, à vivre dans les profondeurs de l’océan et sur les plus hauts sommets, à fabriquer des matériaux extraordinaires, à illuminer la nuit, à exploiter l’énergie du soleil… Les organismes ont déjà réalisé tout ce que les humains veulent faire, mais sans consommer de combustible fossile, polluer la planète ou compromettre leur avenir. Quels meilleurs modèles d’inspiration peut-il y avoir ? Notre défi est de prendre ces idées qui ont fait leurs preuves et de les répéter dans nos propres vies. Il y a plus à découvrir qu’à inventer », écrit Benyus dans son livre Biomimicry: Innovation Inspired by Nature.
Et c’est de cela qu’il s’agit : découvrir des matériaux, des formes, des systèmes et des processus de la nature pour les appliquer à nos vies.
De la fleur de lotus au requin
Dans Connections by Finsa, nous vous avons tout récemment montré quelques exemples de designs biomimétiques. Mais les sources d’inspiration dans la nature sont innombrables. Des structures aux matériaux, on retrouve des patrons dans le monde naturel.
La capacité autonettoyante et hydrofuge de la fleur de lotus a permis de créer des tissus ou des matériaux imperméables qui repoussent la saleté et l’humidité comme la peinture extérieure Lotusan. Une peinture qui utilise le même effet pour imiter les gouttes d’eau coulant sur la surface de la plante tout en restant propre.
La peau du requin est recouverte de denticules qui réduisent la résistance à l’eau et augmentent sa vitesse de nage. Cette caractéristique a servi d’inspiration pour la conception de maillots de bain pour la natation de compétition, et a même été testée aux Jeux Olympiques de 2008. De plus, la structure tridimensionnelle de ces denticules garantit que les bactéries n’adhèrent pas, ce qui est particulièrement indiqué pour le domaine de santé et étudié par la société Sharklet Thechnologies pour développer des matériaux qui inhibent la croissance bactérienne et, par conséquent, réduisent les infections.
Efficace comme la baleine à bosse
La forme du bec du martin-pêcheur a aidé à résoudre le problème de pollution sonore du Shinkansen, le train à grande vitesse japonais. Mais ce n’est pas le seul exemple dans lequel la morphologie prouve que tout dans le monde naturel a une raison.
La forme en spirale que l’on retrouve dans de nombreuses espèces telles que les conques leur permet de ventiler les environnements sans allouer d’énergie et sans frottement du mouvement. Pourquoi ne pas l’appliquer aux moteurs et aux propulseurs, atteignant ainsi une plus grande efficacité ?
Les bosses sur les nageoires de la baleine lui permettent de réduire la résistance à l’eau pour nager avec une plus grande agilité, remonter plus facilement à la surface et faire des virages serrés autour de sa proie. Ainsi, après avoir étudié ces compétences, le biomécanicien Frank Fish a breveté Tubercle Technology que l’on retrouve dans les turbines d’avion, les hélices d’éoliennes ou les ventilateurs.
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Même les bulles de savon servent d’inspiration pour leur capacité à s’adapter à n’importe quel terrain sans se rompre. Au Royaume-Uni, le projet Eden est ainsi un exemple de construction biomimétique dans une ancienne mine de kaolin.
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Architecture régénérative
Sans aucun doute, l’architecture est l’un des domaines qui a trouvé le plus de solutions dans la nature, comme nous l’avons vu précédemment. Les professionnels du monde entier se sont inspirés d’effets tels que la capacité du coléoptère à stocker l’eau de pluie ou la structure du crâne des oiseaux, des designs sont ainsi créés directement de l’étude des organismes de la nature.
Parmi les architectes qui pratiquent la biométrie par conviction, l’un des plus importants est Michael Pawlyn. Pour lui, la biomimétique est la solution qui permet aux architectes d’avoir un impact positif sur l’environnement.
« Les architectes doivent de toute urgence aller au-delà de la création d’une architecture durable qui minimise les dommages causés à la planète. Nous devons concevoir des bâtiments qui aident à les réparer », explique Pawlyn. Pour lui, « la meilleure façon pour les architectes de créer une architecture régénératrice est d’utiliser la biomimétique ».
Ses projets en sont un exemple clair : la Sahara Forest capable de stocker de l’eau dans le désert, l’étude du crâne d’oiseau pour créer des structures légères, ou encore la construction du bureau biomimétique d’Exploration Architecture qui imite la structure d’un œil de poisson fantôme pour aider à maximiser la lumière naturelle.
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Les défis du futur
Le biomimétisme a ouvert une nouvelle voie vers la durabilité et vers une nouvelle relation avec la nature. Comme l’explique Manuel Quirós, co-fondateur du Réseau International de Biomimétisme R13, « nous avons l’obligation morale de changer notre relation avec la nature et de la traiter comme un allié et non comme un dépotoir mondial ».
Tel est l’enjeu de cette discipline qui est encore en développement, mais qui commence à émerger notamment dans les pays nordiques et aux États-Unis, soutenue non seulement par des résultats en termes de durabilité, mais aussi par des résultats économiques.
Des études développées par l’Institut des Affaires de l’Université de Point Loma-Nazarene en Californie estiment que, d’ici 2025, le biomimétisme représentera plus de 300 milliards de dollars par an du PIB des États-Unis dans les applications industrielles de toutes sortes. Il représentera une économie potentielle de 50 milliards supplémentaires de ressources naturelles et générera environ 2 millions d’emplois. On ne peut pas rater ce train à grande vitesse en forme de bec…
