Biomimétisme
Un article de Encyclo-ecolo.com.
Le biomimétisme
Le biomimétisme est une discipline révolutionnaire. Le biomimétisme investit toujours de nouveaux champs d'application étonnants.
Le biomimétisme est une approche scientifique révolutionnaire qui analyse les meilleures idées de la nature — depuis les filaments collants de la moule, les coques en « verre » de certaines algues unicellulaires, l'efficacité énergétique de la photosynthèse, la solidité du corail, la résistance des fils de soie de l'araignée — pour les adapter au service de l'homme.
Exemples de biomimétisme
Biomimétisme - le revêtement antibactérien inspiré du requin
- Un revêtement antibactérien, mais non toxiques, simulant la peau de requin développé par la société américaine Sharklet
Biomimétisme - le revêtement de verre nanostructuré
- Saint Gobain met au point un revêtement de verre inspiré de la feuille de lotus, verre nanostructuré qui ne mouille pas mais assez solide pour faire un pare-brise
- Un verre autonettoyant est inspiré de la surface hydrophobe des feuilles du Nymphéa
Biomimétisme - les diatomées qui inspirent le verre
- Les coques des diatomées ont inspiré les microsphères de verre encapsulant des molécules thérapeuthiques. Les diatomées ont appris à Arkema à reproduire à température ambiante la réaction de polymérisation à l'origine de la frustule, qui est la coque protectrice et transparente des diatomées qui se fabrique à température ambiante.
Biomimétisme - la colle inspirée par les moules
- Les fabricants de colle s'inspirent de la capacité de la moule à synthétiser des filaments collants dans l'eau de mer. L'objectif est d'arriver à fabriquer des colles fonctionnant en milieu humide et qui donc servirait en médecine.
Biomimétisme la peau artificielle inspirée des algues et du requin
- Les fabricants de peau artificielle s'inspire de la similitude de comportement entre la membrane protectrice des algues et notre peau, entre leur mode de vie et le nôtre. Cette similitude permet une assimilation parfaite des actifs marins,de trouver des solutions efficaces aux principaux problèmes esthétique (déshydratation, agressions extérieures, excès de graisses, perte d’élasticité…)
- La peau de requin : après les combinaisons de natation imitant la peau de requin, on met au point des surfaces artificielles aux capacités hydrophobes et autonettoyantes. George Lauder de l'Université de Harvard, a découvert que si les requins glissent si bien, ce n'est pas uniquement parce que les écailles de leur peau réduisent la trainée dynamique. C'est aussi par ces écailles exercent une forte poussée sur l'eau (Journal of Experimental Biology)
Biomimétisme - les algues inspirent les industriels
Les algues :
- De très nombreux secteurs industriels ne pourraient se passer des phycocolloïdes ou hydrocolloïdes, des extraits d’algues au pouvoir épaississant, gélifiant et stabilisant irremplaçable. Capable de retenir jusqu'à 140 fois son propre volume d'eau, l'acide alginique, tiré d'algues brunes, est indispensable à l'industrie textile et alimentaire. Le pouvoir gélifiant des agars, issus d'algues rouges, est mis à profit dans toutes sortes de préparations industrielles telles que confiseries et sauces. Quant aux carraghénanes, eux aussi tirés d'algues rouges, leur principal débouché est la fabrication de desserts lactés.
- Exemple avec Phytomer et les algues : la Laminaria digitata est une algue brune composée de longues lanières similaires à des doigts d'où son nom « digitata ». Elle mesure 1 m à 1 m 50, mais sa taille peut atteindre 4 m. Elle se développe en Atlantique nord, et sur certaines côtes africaines. Les scientifiques PHYTOMER ont découvert que cette algue possède une enveloppe à la composition proche de celle de notre épiderme. Elle est constituée d'un polysaccharide (sucre marin), d'acides aminés, de minéraux et d'oligo-éléments, constituants essentiels du NMF (Natural Moisturizing Factors).
En suivant le principe du biomimétisme marin, les scientifiques PHYTOMER utilisent des extraits d'enveloppe algale de Laminaria digitata, baptisés Phéohydrane. Ils permettent de restructurer le film hydrolipidique et d'améliorer la fixation de l'eau dans l'épiderme. Extrait de cyanophycée (micro-algue bleue) possède un système de protection face au vieillissement identique à celui de la peau (Biomimétisme marin)
Biomimétisme - les blindages inspirés des mollusques
- Les blindages militaires en céramique en carbure de silicium sont inspirés des mollusques nacriers dont les coquilles, formées à température et pression, ambiantes, ont une structure en couches superposées qui les rend 1000 fois plus résistant que son constistuant principal, le carbonate de calcium, assez fragile. Les nacres des coquilles sont donc constituées en briques et sous-briques répartis en couches séparées par un ciment organique, et dans une organisation globale quasi fractale très complexe.
- Autre exemple de biomimétisme pour l'armée : dans les profondeurs de l'océan Indien, un escargot a imaginé une parade pour se protéger des prédateurs.
Biomimétisme - inspiré de la photosynthèse
- Tongxiang Fn de l'Université de Shangaï a mis au point un procédé expérimental, présenté en 2010, destiné à produire de l'hydrogène à partir d'un procédé de la photosynthèse. Ce prototype pourrait permettre la production d'une énergie propre qui ne rejetterait que de l'eau et qui serait inépuisable. Un procédé que de nombreux laboratoires cherchent à perfectionner et industrialiser.
Biomimétisme - les éoliennes et les baleines
- Les pales d'éoliennes inspirées des nageoires de baleines, dont les irrégularités réduisent les turbulences. Idem pour les hydroliennes, qui produisent de l’électricité avec les courants sous-marins. L’approche classique fonctionne avec des hélices. Mais les Australiens ont inventé un système inspiré de la queue de requin, qui a fait ses preuves, depuis 200 millions d’années, pour ne pas être « en turbulence », mais uniquement « en flux laminaire ».
TORONTO (Canada) 07/03/2008 - L'avènement des éoliennes à bosses est pour demain ! Les scientifiques ont longtemps supposé que l'incroyable agilité des baleines à bosse devait beaucoup aux "excroissances" qui se trouvent sur les bords de leurs nageoires principales. A partir de 2004, des chercheurs de l'Université de Harvard ont commencé à le démontrer à travers un modèle mathématique permettant d'expliquer les caractéristiques hydrodynamiques de ces excroissances. Ces recherches ont donné lieu à publications (ICI) dans la Physical Review Letters puis dans la revue Nature puis, hier, dans la revue du M.I.T. Technology Review (ICI).Après avoir été validé, entre autres par la U.S. Naval Academy, ce modèle biomimétique marin n'a pas tardé à trouver des applications pour augmenter les performances des pales des turbines d'éoliennes, des turbines hydroliennes, mais aussi des ventilateurs et aérateurs et même des ailes d'avions. La compagnie canadienne, WhalePower, de Toronto, est en ce moment même la première à être passer de la théorie a la pratique. Whale Power est train de tester ce modèle au Wind Energy Institute of Canada , sur une pale de turbine d'éolienne. Les résultats sont probants : appliquées sur les pales d' éoliennes, ces excroissances appelées " tubercules ", réduisent effectivement le bruit, accroissent la stabilité et permettent de capturer plus d'énergie à partir du vent. Selon Stephen Dewar, directeur de Recherche et Développement chez WhalePower : " La technologie des tubercules a permis à une éolienne d'affronter un ouragan et de survivre à une tempête de neige et de glace ". Donnant corps aux conclusions des chercheurs de Harvard, WhalePower s'est appliqué à démontrer, par ailleurs, que des aérateurs industriels de bâtiment et des ventilateurs équipés de double pales à tubercules accroissaient leur efficacité de 20%. Un pourcentage suffisamment significatif pour convaincre le plus grand fabricant canadien d'adopter cette technologie sur son prochain modèle de ventilateur, moins bruyant et plus productif, dont la commercialisation se fera fin avril 2008. Les chercheurs de Harvard, quant à eux, prévoit une généralisation future de cette technologie à tout ce qui porte une pale ou qui ressemble à une aile, "l' effet tubercules" accroissant les performances des hélices dans n'importe quel milieu : air, eau, vapeur ou huile. Certains ont comparé ces performances à celles que les générateurs de vortex sont capables de produire depuis leur invention en 1832 par Michael Faraday, soit il y a un peu plus de 150 ans. Nous sommes loin des millions d'années d'expérience enregistrés par les baleines à bosse dans le domaine de l'hydrodynamique. Il parait donc plutôt intelligent de s'en inspirer aujourd'hui. Les grands cétacés restent une des sources d'inspiration biomimétique marine les plus prolifiques, comme l'ont déjà démontré les applications tirées des mouvements des nageoires de requins appliqués aux Hydroliennes sous-marines. Article : Francis Rousseau
Exemples de biomimétisme terrestre
- Morning glory" désigne une grande famille de fleurs qu'on connaît aussi sous le nom de "belles de jour" (Ipomées).
Biomimétisme - le scarabée et les filets collecteurs d'eau
- Des filets capteurs de rosée, pour lutter contre la soif, inspirés par le scarabée du Namib Stenocara. Ce scarabée du désert de Namibie, appelé "Stenocara" est capable de survivre en collectant l'eau du brouillard matinal grâce à sa carapace bosselé. Lorsque le brouillard se lève sur le désert, le scarabée se positionne dans la direction du vent. Le brouillard forme une vapeur d’eau qui va se concentrer sur les bosses, formant des gouttelettes. Elles se mettent peu à peu à glisser, via les creux, jusqu’à la bouche du coléoptère ! L’idée qu’ont eu deux zoologues anglais, Andrew Parker et Chris Laurence est de réaliser des filets capteurs de rosée reproduisant cette technique et d’en équiper les bâtiments.
- Une nouvelle méthode pour conserver les vaccins à température ambiante, inspirée par la plante « résurrection » Myrothamnus flabellifolia,
- Un maillot de bain sec dès votre sortie de l'eau, et qui pourtant garde le toucher du coton.
Biomimétisme - le radar et les chauve-souris
- Aux États-Unis à l'Université Northwestern (Illinois): Le Geckel source d'inspiration pour un adhésif révolutionnaire.
Biomimétisme - le radar et les chauve-souris
- Une chauve-souris n'entre jamais en collision avec un obstacle. Grâce à quoi ? Des chercheurs de l'Université de Broown ont fait voler des chauve-souris équipés de micropones dans une cage encombrée d'obstacles. Ils ont constaté que les volatiles poussent des cris plus rapides en modulant leur fréquence pour les distinguer des autres. Cette technique va servir à améliorer les sonars et les radars industriels.
Biomimétisme et architecture
- sept 11 : Pour habiller la façade du centre hospitalier Henri-Duffaut d'Avignon, l'Agence Gilles Bouchez a choisi d'employer des panneaux de béton préfabriqués, grâce à la réalisation de matrices élastomères
- Des immeubles qui imitent la climatisation passive des termitières
Biomimétisme - les immeubles inspirés des éponges
- Les architectes et les éponges : Avec ses 300 mètres, la Pearl River Tower actuellement en construction en Chine deviendra peut-être le premier gratte-ciel produisant plus d’énergie qu’il n’en consomme. Après avoir étudié la manière dont les éponges absorbent au mieux l’énergie disponible dans leur environnement au lieu de la renvoyer, Adrian Smith du cabinet géant S.O.M. de Chicago a intégré dans la tour non seulement des collecteurs d’eau de pluie et des capteurs solaires, mais également des turbines éoliennes placées au milieu de la façade.
Biomimétisme intelligent : l'exemple des fourmis
- Chez certaines espèces, une fourmi qui ne peut récupérer seule une proie recrute parfois des congénères pour l’aider: pendant quelques minutes, les fourmis changent de positions et d’alignements autour de l’objet, jusqu’à ce qu’elles soient capables de transporter la proie vers le nid.
Ronald Kube et Hong Zhang, de l’Université d’Alberta, ont reproduit ce comportement avec des robots mécaniques. Ces derniers devaient pousser une boîte vers un emplacement donné. La boîte ne pouvait être poussée par un seul robot, et de surcroit, ceux-ci étaient dotés d’instructions simples telles que : trouver la boîte, établir un contact avec elle, se positionner de manière à ce que la boîte se trouver entre le robot et le but , puis pousser la boîte en direction du but.
Malgré la simplicité des programmes, la similitude entre le comportement des robots et celui d’une colonie de fourmis est frappant : les robots se déplacent d’abord au hasard, à la recherche de la boîte. Puis, quand ils l’ont localisée, s’ils sont en nombre suffisant, ils la poussent. Lorsque la boîte reste immobile, les robots changent leurs positions et leurs alignements. Ils se repositionnent en permanence lorsqu’ils perdent le contact avec la boîte, quand ils se bloquent mutuellement ou lorsque la boîte tourne. Enfin, malgré leurs capacités limitées, les robots amènent la boîte au but. (Source : Pour la Science - Eric Bonabeau et Guy Théraulaz)
Biomimétisme - le béton inspiré du corail
- La fabrication du corail qui synthétise du carbonate de calcium, magnésium et carbonate de l'eau de mer en utilisant les ions présents dans l'eau de mer pour faire un cristal carboné et dont le squelette résiste de 12 à 80 megapascals pendant jusque 800 ans, inspire l'industrie du béton. pour élaborer un béton résistant à des pressions de 60 megapascals pendant une centaine d'année. L'industrie du béton 'Calera en Californie) émet 5 à 10 % du CO2 anthropique.
Biomimétisme - le mortier et le riz gluant
- Le riz gluant : Le riz gluant fait des miracles. Après avoir analysé le mortier utilisé pour les briques de la Grande Muraille de Chine, des scientifiques chinois ont fait une découverte pour le moins originale
Biomimétisme - le revêtement inspiré de l'ours polaire
- L'ours polaire : la fourrure de l’ours polaire et sa capacité à réguler les échanges de chaleur se retrouvent dans le Singapore Arts Centre. Sa surface, réalisée par les ingénieurs d’Atelier One, est recouverte de losanges en aluminium qui jouent le rôle des poils de la fourrure. Leur orientation est contrôlée par des capteurs de lumière photoélectriques. Par mauvais temps, les losanges s’ouvrent pour laisser passer la lumière directe du soleil et chauffer le bâtiment. En cas d’ensoleillement, les losanges se referment afin de réduire le rayonnement solaire direct tout en laissant passer suffisamment de lumière indirecte, qui arrive à l’intérieur en se réfléchissant sur la surface en aluminium des losanges. Le résultat est un étonnant bâtiment à la forme arrondie qui ressemble davantage à la carapace du tatou qu’à un ours polaire.
Exemples d'utilisation industrielle du biomimétisme
- Certains se penchent sur la façon dont la nature se crée, fonctionne, se régénère, se transforme, en bref sur ce qui fait que les organismes ressemblent à des produits parfaitement achevés, fruit d’une évolution dont on pourrait tirer des enseignements. L’idée n’est pas nouvelle : de tout temps les hommes ont imité la nature pour créer des machines, se soigner, ou bien inspirer l’organisation de leurs sociétés.
- La dureté des problèmes économiques actuels, avec l’Epuisement des ressources et les atteintes portées au fonctionnement même de l’environnement de la planète, justifierait maintenant d’utiliser davantage des recettes visant à réhabiliter le vivant, à introduire ses fonctionnalités dans les modèles de développement. "
Pour sauver la nature, faut-il l’imiter ?
Un ouvrage sur le biomimétisme
« Biomimétisme - Quand la nature inspire des innovations durables » de Janine Benyus est paru en librairie le 4 mai 2011 dans la collection Initial(e)s DD Dans ce livre fondateur, Janine M. Benyus nous fait découvrir des chercheurs pionniers dans le développement d'applications efficaces et respectueuses de l'environnement.
L'auteur Née en 1958 aux États-Unis, Janine M. Benyus est une biologiste américaine, diplômée en gestion des ressources naturelles. Elle a développé une théorie scientifique, le biomimétisme, qu'elle a rendu populaire grâce au succès de son livre Biomimicry, Innovation Inspired by Nature. À la tête d'un bureau de consultants en innovation, elle est aujourd'hui sollicitée par des entreprises comme General Electric, Hewlett Packard, Nike, etc. Janine M. Benyus vit à Stevensville, dans le Montana.
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