Le monde des biomatériaux – entendus comme ceux issus de sources biologiques, d’origine naturelle (bois ou liège) ou synthétiques (créés en laboratoire, comme certains polymères tels que les bioplastiques) – s’est élargi et s’est également complexifié.
Son premier domaine d’application, et aussi le plus reconnu, est la médecine, mais l’utilisation de ces ressources gagne du terrain et elles sont désormais également utilisées dans la construction, le design ou encore l’industrie aérospatiale… Nous vous proposons ici un petit tour d’horizon sur le développement des biomatériaux aujourd’hui.
Plus de conscience écologique, nouvelles lois et technologies
Cette avancée rapide connue ces dernières années dans la recherche et le développement des biomatériaux s’explique par plusieurs raisons. Il y a « une plus grande prise de conscience sociale » (il y a une demande croissante de matériaux qui ne compromettent pas la viabilité de la planète), souligne Santiago Nieto Mengotti, responsable de la Matériauthèque de Galice, la bibliothèque publique galicienne de matériaux, basée à Ferrol, et il y a aussi « plus de pression législative dans la lutte contre le changement climatique ».
L’apparition des nanotechnologies et de l’impression 3D a également favorisé son développement, ainsi qu’une meilleure connaissance de la biologie et des processus chimiques, comme le dit Nieto Mengotti, « plus d’apports du domaine de la recherche sur les procédés pour obtenir de nouveaux biomatériaux, plus stables, résistants et aptes à remplacer d’autres matériaux moins durables ».
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Personnalisables, biodégradables, sûrs, circulaires
Les biomatériaux sont devenus plus visibles en raison de leurs propriétés uniques pour la société dans son ensemble et pour un large éventail de professionnels en particulier. Ils sont durables et innovants. Mais quelles autres valeurs apportent-ils ?
Unai Etxebarria, directeur de Material ConneXion Bilbao, le cabinet de conseil en Espagne pour la plus grande archive de matériaux et de procédés de fabrication innovants et durables au monde, met en évidence quatre singularités. Ils sont « hautement personnalisables », c’est-à-dire qu’ils peuvent être modifiés pour avoir des propriétés spécifiques telles que la résistance, l’élasticité ou la biocompatibilité, permettant aux fabricants de les adapter à leurs besoins.
Une grande partie d’entre eux sont également biodégradables, capables de se décomposer naturellement après usage, ce qui est très important dans des secteurs tels que « la médecine et la construction ». Ils sont également « sans danger pour une utilisation sur le corps humain », ce qui les rend adaptés « dans les produits de consommation tels que les vêtements et les aliments ». Et enfin, ils ont un impact positif sur l’économie circulaire, « en réduisant l’utilisation des déchets fossiles et en utilisant plus efficacement les ressources naturelles ».
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Les matériauthèques, un pont entre les chercheurs et le marché
Pour toutes ces raisons, les biomatériaux sont de plus en plus demandés par les designers, architectes, ingénieurs et fabricants, qui les utilisent déjà pour créer des produits plus sophistiqués et durables. Dans cette tâche, les matériauthèques ont un rôle très important, tant dans leur version numérique que physique (les professionnels peuvent voir, toucher et même sentir chaque échantillon). « Nous sommes des points de rencontre pour l’innovation et le design », explique Etxebarria. « L’expérience tangible des matériaux donne lieu à l’inspiration et à l’évaluation sensorielle », ajoute-t-il.
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Transition vers la « bioarchitecture »
L’innovation couplée aux biomatériaux est également le moteur de la transformation de l’architecture et de la construction, un secteur responsable de 20 à 30 % des émissions de gaz à effet de serre, en plus de générer un flux important de déchets.
« Par conséquent, la recherche de biomatériaux comme alternative moins nocive pour la planète est un défi pour les bâtiments », déclare Zuriñe Iturbe, responsable de MATCOAM, le département de la construction et de la galerie des matériaux du Collège des Architectes de Madrid. « Les professionnels de l’architecture doivent être au courant, à travers des espaces comme le nôtre, des nouvelles alternatives dont ils disposent pour les intégrer dans leurs projets. Notre façon de construire ne va pas changer du jour au lendemain, mais il est important que des solutions moins nocives pour l’environnement commencent à être présentes dans notre architecture afin de devenir un secteur beaucoup plus durable », ajoute-t-il.
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À la pointe de l’industrie de la « bioarchitecture », on trouve des matériaux dérivés du mycélium (une structure ou une colonie de champignons ressemblant à une racine), des microalgues ou des restes alimentaires qui, mélangés à d’autres matériaux, deviennent des composés très utiles, même pour un usage structurel. Par exemple, le pavillon expérimental HyFy dans la cour du MoMA est fait de briques de mycélium : les champignons ont poussé en quelques jours dans des moules fabriqués à partir de tiges de maïs broyées. De l’autre côté de l’Atlantique, en France, un autre type de brique a été expérimenté pour dresser un édifice, cette fois à base d’excréments d’éléphants. Le résultat fut l’installation temporaire The Elephant Theatre Pavillion, à Versailles :
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Apprendre du passé constructif
Cependant, comme le souligne Zuriñe Iturbe, « l’avenir ne sera pas seulement marqué par ces produits les plus disruptifs. Aujourd’hui, il existe des alternatives très intéressantes qui viennent de notre tradition de construction et l’améliorent grâce à la technologie et aux processus industrialisés ».
L’architecte en met surtout un en avant : le bois, « le biomatériau le plus répandu et avec le plus d’adeptes, déjà courant dans la construction des pays d’Europe centrale et septentrionale, et de plus en plus utilisé en Espagne ». Le bois, ajoute Iturbe, est naturel, renouvelable, capable d’absorber le CO2 de l’atmosphère et est utilisé « non seulement pour des solutions plus conventionnelles comme les revêtements de sol, mais aussi pour le conditionnement acoustique ou des solutions structurelles qui remplacent l’acier ou le béton ».
Mais il existe des biomatériaux plus traditionnels. Il y a la construction en terre crue, argile, paille, lin, bambou ou chanvre, dont l’utilisation la plus innovante est l’hempcrete, un nouveau béton à base de conglomérats où les granulats classiques sont remplacés par ce végétal. La Hemp House (construite en 2021 en Serbie) utilise ce biomatériau. « Un grand effort est fait pour parvenir à un ‘béton vert’, avec des éléments naturels ou recyclés », explique Iturbe. Un autre exemple est le béton qui intègre des coquilles de moules broyées, plus léger, avec un meilleur comportement thermique et moins de perméabilité à l’eau.
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Effet domino dans le design
Le monde du design n’a pas été indifférent aux effets négatifs du changement climatique et à la façon dont il affecte notre mode de vie dans cette crise. En effet, les alternatives basées sur la durabilité et la créativité se multiplient partout, pointant vers une transformation progressive du secteur.
Dans la mode, par exemple, une multitude de tissus innovants sont apparus, comme le cuir fabriqué à partir de champignons ou de feuilles d’ananas, avec des fibres de cellulose naturelle ou de café ou des fils d’alginate, un biopolymère non toxique, biodégradable, biocompatible, hydrosoluble et renouvelable, généralement extrait d’algues brunes. Une autre contribution est le cuir de bambou végétalien, rappelant la peau de crocodile, développé par le studio de design d’intérieur de Buenos Aires Proyecto Menos es Más (Projet moins c’est plus) :
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L’industrie textile s’est également inspirée de la peau de grenouille. En France, des milliers de tonnes de pattes de grenouille sont consommées chaque année et quelqu’un s’est demandé quoi faire de la peau, qui ne se mange pas, et que peut-être des techniques de tannage pourraient lui être appliquées. C’est ainsi qu’est né le cuir de grenouille, un biomatériau que certaines entreprises ont déjà commencé à utiliser pour fabriquer des bracelets de montre et autres accessoires.
Celle du saumon fumé, qui n’est pas non plus consommée, est une autre peau avec une projection future. Certains créateurs du nord de l’Europe ont décidé de la transformer en cuir et d’y appliquer des pigments naturels. Ce matériau a déjà fait son apparition sur les podiums de la mode sous forme de chaussures et de sacs. En Espagne, l’architecte et designer de Palencia, Raquel Buj, expérimente l’artisanat, la technologie et la durabilité grâce à la bio-fabrication. Comme cette robe faite de moules et de silicone :
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Des idées innovantes sont aussi fournies par le secteur du meuble. Née à Madrid, María Mallo, architecte multidisciplinaire, enseignante et chercheuse, crée, entre autres, des lampes à base de kombucha, une variété de thé noir et vert.
Honeylamp est un projet de Benjamin Kaltenbach qui fait partie du Bio Design Lab-HfG Karlsruhe (Allemagne), et qui fabrique aussi des lampes, mais avec des nids d’abeilles. D’autres projets intéressants et prometteurs ont émergé de ce laboratoire, spécialisé dans les biomatériaux vivants ou organiques, comme un textile fabriqué à partir de déchets d’orange, des planches de surf en mycélium ou encore des chaises en amidon fabriquées à partir d’épluchures de pomme de terre avec des fibres végétales :
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Les enjeux des biomatériaux
L’accès à ces nouveaux produits est un grand défi. Vous pouvez vous rendre dans un magasin et acheter du bois, mais il n’est pas encore possible de le faire avec des algues, des polymères ou du mycélium, dont la production nécessite également beaucoup d’énergie.
La logistique est un autre élément clé, car même si l’utilisation d’un matériau comme les coquilles de moules est respectueuse de l’environnement, il ne serait pas durable de devoir le transporter de la côte vers l’intérieur des terres, où des biomatériaux intéressants sont probablement disponibles beaucoup plus près. Et leur production, en général, n’est généralement pas bon marché. Pendant que nous résolvons ces défis, continuons à créer de manière durable.
