Qu'est-ce que le Biomimétisme ?

Le Biomimétisme (appelé aussi littéralement : l’imitation du vivant) vise à s’inspirer des solutions de sélection naturelle adoptées par la nature et à en traduire les principes en ingénierie humaine. L’approche du biomimétisme vise à favoriser les « choix » testés par la nature qui a eu des millions d’années pour comprendre ce qui fonctionne le mieux et ce qui ne fonctionne pas. Les conceptions suivant la biométrie permettront à terme de rendre les productions humaines plus efficaces, plus résistantes et plus durables. Le biomimétisme peut être défini comme « une approche de l’innovation qui cherche des solutions durables aux défis humains en émulant les modèles et stratégies éprouvés de l’environnement.

 

Soyons factuel, l’Homme fait beaucoup de mal à la nature en la détruisant… En détruisant littéralement des connaissances qui valent du diamant brut. Et aujourd’hui l’objectif de l’Homme est de créer des produits, des processus et des politiques basés sur le biomimétisme afin d’établir un développement durable pour l’adapter à nos vies sur le long terme.

 

L’idée centrale est que la nature a déjà réglé de nombreux problèmes auxquels la société est confrontée. Les animaux, les plantes et les micro-organismes sont des ingénieurs expérimentés. Ils savent ce qui fonctionne, ce qui est approprié et, surtout, ce qui dure sur Terre. La principale croyance de l’approche du biomimétisme est qu’après 3,8 milliards d’années « de recherche et de développement », ce qui n’a pas fonctionné est maintenant un fossile et ce qui nous entoure est le secret de la survie.

 

Le biomimétisme est une approche technologique qui vise à mettre en pratique les leçons de la nature. Selon Janine Benyus, le biomimétisme considère la nature comme :

 

  • Un modèle
    Il étudie les modèles de la nature et les imite ou les utilise comme source d’inspiration pour des conceptions ou des processus dans le but de résoudre les problèmes humains.
  • Une mesure
    Elle utilise des normes écologiques pour juger de la pertinence des innovations humaines.
  • Un mentor
    C’est une nouvelle façon d’observer, d’évaluer et de valoriser la nature.

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Un peu d'histoire sur le Biomimétisme

Le Biomimétisme est un champs d’application et de perspectives. Il concerne de nombreux secteurs de l’activité humaine. De la médecine à la recherche, en passant par l’industrie, l’économie, l’architecture et l’urbanisme, l’agriculture et la gestion… Cette liste n’est pas exhaustive car le biomimétisme est avant tout une question d’approche de ces domaines de compétences. Il peut donc s’appliquer plus ou moins directement à tous les secteurs.

 

Le concept de biomimétisme repose sur une idée clé : la nature fonctionne toujours selon les principes d’économie et d’efficacité tout en ne générant aucun déchet. Vous vous souvenez que Lavoir disait « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » ? C’est l’idée. Quel que soit le champ d’application, la philosophie du biomimétisme s’inscrit dans une stratégie globale de développement responsable et durable qui vise à équilibrer la manière dont les ressources de la planète sont utilisées.

 

Alors que l’Homme n’étudie le biomimétisme que depuis un demi-siècle, et comme vu précédemment, la Terre développe des méthodes de vie efficaces depuis 3,8 milliards d’années. Notre planète est le plus ancien et le plus sage des enseignants que l’on puisse demander. Cependant, tout au long de notre très courte histoire, nous n’avons pas exactement vu la Terre du même œil. C’est pour cette raison que nous connaissons des changements climatiques qui s’avéreront préjudiciables à notre avenir. Ce projet est conçu pour ouvrir l’esprit du lecteur à une nouvelle forme d’innovation. Le biomimétisme est une innovation inspirée par les processus naturels de la terre. Cette chronologie met en lumière des exemples de biomimétisme qui, nous l’espérons, vous éclaireront et vous inspireront une nouvelle façon de créer.

 

1505-1506
Léonard de Vinci écrit le Codex sur le vol des oiseaux qui spécule sur le fait que les voyages aériens de l’Homme pourraient être modelés sur la mécanique du vol des oiseaux. Au cours de sa vie, Léonard de Vinci produit un certain nombre d’œuvres et plus de 500 esquisses traitant de la mécanique du vol et de la nature de l’air.

 

1851
À Londres, le paysagiste Joseph Paxton construit le Crystal Palace de 990 000 pieds carrés pour la Grande Exposition, la première exposition internationale de produits manufacturés. L’architecture unique du palais, qui utilise des poutres de fer entrecroisées pour soutenir près de 300 000 vitres sur un vaste espace ouvert, est inspirée par la feuille d’un nénuphar : Les nervures qui s’entrecroisent aident la plante à supporter un poids important en eau.

 

1903
Lors du tout premier vol réussi, l’avion des frères Orville et Wilbur Wright reste en vol pendant un peu moins d’une minute à Kitty Hawk, en Caroline du Nord. Le modèle des frères Wright, en particulier le mécanisme de contrôle des ailes, s’inspire de la façon dont les oiseaux utilisent les courants d’air pour gagner de la portance et faciliter les changements de direction. Un peu plus d’une décennie plus tard, le premier vol commercial de passagers au monde part de Saint-Pétersbourg, en Floride, pour se rendre à Tampa.

 

1955
L’ingénieur suisse George de Mestral fait breveter le Velcro. Mais son idée a germé des années plus tôt lorsque, lors d’une partie de chasse dans les Alpes, son chien s’est couvert de fourrures. Inspiré par les minuscules crochets des épines, de Mestral a imaginé un produit : deux morceaux de tissu, l’un avec des crochets, l’autre avec des boucles. Le velcro devient largement connu dans les années 1960, lorsque la NASA l’utilise dans les navettes spatiales pour empêcher la nourriture, l’équipement et d’autres articles de s’éloigner en apesanteur.

 

1969
Le biophysicien américain Otto Schmitt utilise le terme « biomimétique » pour la première fois, dans un article qu’il présente au Congrès international de biophysique à Boston. Non étranger à la technologie bio-inspirée, Schmitt avait inventé un circuit électrique modelé sur les systèmes d’impulsion neuronale des calamars en 1934, alors qu’il était étudiant en doctorat. Le mot de Schmitt fait son chemin et, cinq ans plus tard, il est adopté dans le dictionnaire Webster.

 

1986
La NASA et 3M testent une technologie qui ressemble aux sillons que l’on trouve sur la peau des requins. De petites indentations appelées riblets sont fixées à la coque extérieure d’un avion avec de l’adhésif pour réduire la traînée dans l’air et rendre les jets plus aérodynamiques. Aujourd’hui, Lufthansa développe une technologie permettant de « peindre » ces rainures directement sur l’extérieur des avions commerciaux afin de réduire la consommation de carburant d’environ 1 %. (Cela peut sembler peu, mais les économies ainsi réalisées pourraient avoir des effets bénéfiques importants sur l’environnement. Chaque année, les États-Unis consomment à eux seuls environ 20 milliards de gallons de carburant d’aviation).

riblets avion requin

1996
L’architecte Mick Pearce conçoit l’Eastgate Centre à Harare, au Zimbabwe. Inspiré par les termitières africaines qui se refroidissent d’elles-mêmes, ce grand espace de bureaux et de vente au détail ne dispose pas d’un système de chauffage et de refroidissement conventionnel ; il utilise plutôt des cheminées qui aspirent naturellement l’air frais pour maintenir un environnement tempéré. Selon M. Pearce, le système de ventilation coûte un dixième de celui d’un bâtiment climatisé comparable, et il consomme 35 % d’énergie en moins.

 

1997
La scientifique et écrivain Janine Benyus publie le livre Biomimicry : Innovation Inspired by Nature. Benyus, aujourd’hui considérée comme la principale prosélyte du domaine, articule le concept de biomimétique autour de l’objectif urgent de mettre fin à la destruction de l’environnement. « Nous sommes capables d’appliquer une nouvelle façon de penser à la fabrication traditionnelle pour réparer les erreurs toxiques et énergivores du passé », déclare Benyus au National Geographic des années plus tard. « J’aurais aimé que nous soyons à la table de conception de la révolution industrielle. »

 

2006
Richard Bonser, alors du Centre for Biomimetics de l’Université de Reading, publie une étude dans le Journal of Bionic Engineering qui évalue la croissance de l’innovation biomimétique. Bonser constate qu’entre 1985 et 2005, le nombre de brevets dans le monde contenant le mot « biomimétique » ou « bio-inspiré » a été multiplié par 93. (Le facteur de croissance pour les brevets non biomimétiques était de 2,7).

 

2008
L’ingénieur et entrepreneur Hansjörg Wyss s’engage à verser 125 millions de dollars à l’université de Harvard – à l’époque, la plus grande dotation de l’histoire de l’université – pour créer l’Institut Wyss d’ingénierie d’inspiration biologique. Selon un communiqué de presse, l’institut « s’efforcera de découvrir les principes d’ingénierie qui régissent les êtres vivants, et d’utiliser ces connaissances pour développer des solutions technologiques aux problèmes de santé et d’environnement les plus urgents auxquels l’humanité est confrontée ».

 

2010
Janine Benyus est cofondatrice de Biomimicry 3.8. Cette entreprise, dont le nom fait référence à 3,8 milliards d’années de vie naturelle, conseille, forme et éduque les entreprises sur la manière d’intégrer l’innovation bio-inspirée dans leurs pratiques. Aujourd’hui, elle a travaillé avec plus de 250 clients, dont Shell, Boeing et General Electric.

 

2011
Lynn Reaser, économiste en chef à l’Institut économique et commercial allemand de l’Université Nazaréenne de Point Loma à San Diego, établit l’indice Da Vinci. Mesurant la fréquence des termes biomimétiques utilisés dans les revues scientifiques, les brevets et les subventions, l’indice vise à quantifier l’expansion de la recherche et de l’innovation bio-inspirées. Selon un rapport sur la biomimétique, le domaine est sur le point d’exploser : D’ici 2025, le biomimétisme pourrait représenter 300 milliards de dollars du PIB américain par an, 1,6 million d’emplois et 50 milliards de dollars en termes de ressources conservées.

 

2012
Deckard Sorensen et Miguel Galvez, fondateurs de NBD Nanotechnologies, produisent une preuve de concept pour une bouteille d’eau inspirée par le scarabée du désert du Namib. Comme l’insecte, qui puise l’eau dans l’air en recueillant la condensation sur des bosses microscopiques sur son dos, la bouteille récolterait l’humidité de l’air ; l’équipe estime que l’appareil pourrait stocker jusqu’à 3 litres d’eau potable par heure. « Si nous produisons plusieurs litres d’eau par jour de manière rentable », explique M. Galvez à la BBC, « nous pouvons fournir cette eau à une communauté de personnes en Afrique subsaharienne et dans d’autres régions sèches du monde ».

 

Janvier 2014
Les scientifiques et ingénieurs de Harvard publient dans Nature un article présentant une nouvelle batterie sans métal qui repose sur des molécules à base de carbone naturellement abondantes appelées quinones – similaires à celles qui stockent l’énergie dans les animaux et les plantes. Beaucoup moins chère que les métaux normalement utilisés dans les batteries, cette technologie, notent les chercheurs, pourrait améliorer l’efficacité des énergies renouvelables dans les grands réseaux.

 

Juillet 2014
La société indienne Lavasa Corp. dépose une offre publique d’achat, sa deuxième tentative en quatre ans, pour lever 7,5 milliards de roupies (plus de 100 millions de dollars) afin de développer la première ville du pays basée sur des principes biomimétiques. La société a travaillé en étroite collaboration avec des biologistes pour élaborer le plan directeur de la ville, qui intègre des efforts de reforestation, la collecte des eaux de pluie et des pratiques de construction écologiques. Si ce plan est réalisé, la ville pourrait abriter jusqu’à 300 000 personnes.

Le Biomimétisme et notre société

Les normes du biomimétisme pour les entreprises et les commerces

Bien que le biomimétisme soit encore un secteur émergent, il existe déjà certaines normes qui le soutiennent. C’est le cas de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) avec la norme ISO 18458 (sur la terminologie, les concepts et la méthodologie) et la norme ISO 18459 (optimisation du biomimétisme). L’AFNOR a également une norme connue sous le nom de XP X42-502 qui se concentre sur le biomimétisme et l’éco-conception.

 

Le biomimétisme est une force puissante pour l’innovation durable. Cependant, la réalité est que de nombreuses idées innovantes, biomimétiques ou non, ne trouvent pas de succès sur le marché. Certaines échouent parce qu’elles n’ont pas été conçues dans le contexte d’un besoin spécifique et viable du marché, d’autres en raison d’un manque de ressources nécessaires pour les mettre sur le marché. Les solutions biomimétiques sont souvent des innovations perturbatrices qui peuvent être considérées comme une menace pour les intérêts de concurrents bien établis. Pour ces raisons, les nouveaux venus sur le marché doivent identifier des moyens mutuellement bénéfiques de travailler avec les acteurs du secteur et les points d’entrée dans un écosystème de marché. Par ailleurs, les innovateurs doivent parfois créer leurs propres écosystèmes pour mettre leur produit ou service sur le marché. Tout commence par l’adoption d’une vision systémique.

biomimetisme

De nouvelles technologies possibles comme la nouvelle combinaison spatiale pour la NASA

Récemment, la NASA a présenté trois conceptions pour son dernier prototype de combinaison spatiale, conçu pour résister à l’habitat sur Mars. L’un des concepts imitait les créatures qui prospèrent dans l’un des environnements les plus rudes ici sur Terre : les profondeurs de la mer. La combinaison reproduit donc la peau écailleuse et la bioluminescence de certains poissons. Bien que la combinaison ait fini par perdre du terrain face à un modèle différent, elle a montré que la nature pouvait offrir des clés importantes pour déverrouiller le cosmos.

 

Et ce n’est pas tout : La nature peut également contribuer à construire un meilleur avenir industriel chez nous. Selon certains, l’innovation humaine devrait s’inspirer des processus naturels, car après des milliards d’années d’évolution, la nature a déterminé ce qui est efficace, effectif et durable. Ce n’est pas une idée nouvelle. Des avions au Velcro, les inventeurs se sont longtemps tournés vers la flore et la faune pour s’inspirer et s’instruire. Mais aujourd’hui plus que jamais, la biomimétique génère des conceptions de produits (sans parler des centaines de millions de dollars d’investissement en capital) qui ne sont pas seulement pionnières, mais aussi potentiellement durables.

Bien d’autres possibilités du Biomimétisme au quotidien

Coussins d’escalade – Pieds de Gecko

Les coussins d’escalade capables de supporter le poids d’un être humain sont une imitation de la biomécanique des pieds de gecko.

pieds gecko

L’aérodynamisme du train Japonais – Bec du Martin pêcheur

L’aérodynamique du célèbre train japonais Bullet s’inspire de la forme du bec d’un oiseau.

train bec martin pecheur

Premier avion – Pigeon

La première machine volante plus lourde que l’air des frères Wright, en 1903, a été inspirée par les pigeons volants.

avion frere wright

Structures de refroidissement passif – Termitières

L’architecture s’inspire des termitières pour concevoir des structures de refroidissement passif.

architecture termitiere

Velcro – Plantes

Le velcro naît de l’observation des crochets mis en place par certaines plantes pour la propagation de leurs graines via le pelage de l’animal.

velcro plantes

Maillot de bain – Peau du requin

L’étude de la peau de requin est à l’origine de maillots de bain particulièrement efficaces, ainsi que d’un vernis pour le fuselage des avions

peau de requin maillot de bain

Inverser le changement climatique par le Biomimétisme pour réduire les émissions de CO2

Lors de la réunion de la COP21 (appelés aussi accords de paris), les dirigeants du monde entier se sont réunis à Paris pour une conférence d’importance capitale où des groupes d’experts intergouvernemental se sont entretenus sur l’évolution du climat. Les discussions ont permis de parvenir à un nouvel accord international, applicable à tous les pays, afin de mettre en place des moyens contre le réchauffement climatique en dessous de 2°C. Mais comment le biomimétisme peut-il aider ?

 

Cette immense projet nécessitera une coopération, un engagement et plus qu’une simple promesse de réduire les émissions de carbone en luttant contre le réchauffement climatique. En fait, le GIEC estime que les températures de surface resteront approximativement constantes à des niveaux élevés pendant de nombreux siècles après l’arrêt complet des émissions de gaz à effet de serre par le CO2 d’origine humaine. Le rapport du GIEC poursuit en soulignant que pour faire une différence significative, nous devons réduire le carbone de l’atmosphère.

 

Le biomimétisme permet un ensemble de solutions qui se tournent vers la nature pour trouver des stratégies de gestion du carbone. Le biomimétisme est très prometteur pour nous aider à combattre le changement climatique ou du moins à nous y adapter. En effet, la nature crée des habitats où chaque organisme est adapté à sa place et à ses conditions. Au fur et à mesure que les conditions de l’habitat changent, les organismes se développent et changent continuellement en synchronisation afin de survivre.

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