TENDANCE : Le biomimétisme

23 novembre 2017

La tendance est actuellement à la création de produits et services économes en énergie, efficaces et adaptés à leur environnement et à leur utilisation. En quoi l’imitation de la nature permet de répondre à ces besoins ? Quels domaines d’application pour le biomimétisme ?

Le biomimétisme consiste à s’inspirer de la nature et à la copier pour créer des applications respectant l’environnement. Il s’agit alors de considérer la nature comme une source inépuisable de connaissances et non comme une source de matières premières. Ce concept s’est fortement développé suite aux crises écologiques, économiques et démographiques. Son développement s’est accéléré grâce aux nouvelles technologies permettant le travail collaboratif, à l‘impression 3D et aux avancées dans les nano technologies.

Pourquoi imiter la nature ?

  • Depuis 3,8 milliards d’années, la nature s’est toujours adaptée aux changements et aux évolutions, et utilise les contraintes comme source de créativité
  • Elle n’utilise que l’énergie dont elle a besoin
  • Elle ne génère pas de déchets ne pouvant pas être éliminés
  • Elle s’auto-organise
  • La forme est adaptée à la fonction
  • Les matériaux naturels sont parfois plus résistants que ceux industriels

Comment copier la nature ?

Pour ce faire, il est nécessaire dans un premier temps d’étudier la nature et ses systèmes biologiques, de les comprendre pour ensuite reproduire en laboratoire les comportements naturels.
La copie de la nature peut concerner :

  • les formes et structures
  • les matériaux et leurs propriétés
  • les processus de création de certains éléments
  • les écosystèmes et les relations existantes

Le marché

En 2010, les études estimaient ce marché à plus de 1 000 milliards de dollars en 2025 tous secteurs confondus.
Les pays les plus avancés en Europe sont la Suède et l’Allemagne.
Le fonds d’investissement Emertec est dédié au développé des écotechnologies.
Le CEEBIOS* regroupe des acteurs comme Eiffage, Dassault Systèmes, L’Oréal, Renault,… et favorise les échanges entre scientifiques, grands groupes et start-up. *Centre Européen d’Excellence pour le BIOmimétisme à Senlis.

Focus sur... les matériaux inspirés de la nature

De nouveaux matériaux plus respectueux de l’environnement font leur apparition. Parmi eux, on peut citer : 

Les biomatériaux

Le ciment Biomason
Cette entreprise fabrique du ciment plus respectueux de l’environnement. Ils se sont inspirés de la structure du corail, très dur et résistant et surtout fabriqué dans la mer, à température ambiante. Pour produire ce nouveau ciment, ils insèrent du sable dans un moule, ajoutent des micro organismes spécifiques. La réaction chimique provoquée va créer du liant entre les grains de sable et donner naissance à ce nouveau matériau.

biomimétisme exemple 1

Les champignons pour remplacer certains plastiques. 
Ecovative est une entreprise qui fabrique un matériau remplaçant le polystyrène expansé à partir de mycélium (racines des champignons) et de déchets agricoles. Ces deux matières sont mélangées et après plusieurs jours, elles prennent la forme voulue.

Exemple biomimétisme

Les nouvelles structures

Le micro lattice
Boeing, en s’inspirant de la structure spongieuse des os humains a créé l’alliage métallique le plus léger au monde pour être utilisé dans ses avions.

Structure en nid d’abeille
La société Lelo s’est inspirée des nids d’abeilles pour créer des préservatifs ultra résistants : le latex est structuré en petites alvéoles.

La peau de requin
Elle est constituée de petites écailles. Elles lui permettent de mieux se déplacer dans l’eau et de diminuer les résistances aux fluides. Cette structure se retrouve sur les revêtements d’avions pour améliorer leur aérodynamisme et ainsi réduire leur consommation de kérosène et a été utilisée un moment pour les combinaisons des nageurs à haut niveau.

Les domaines d'application

La santé

La société Terumo s’est inspirée de la forme de la trompe du moustique pour inventer des aiguilles qui pénètrent la peau sans douleur. La peau du requin est également une source d’inspiration pour Sharklet qui a créé des revêtements anti bactériens ayant la même structure et qui sont installés sur les poignées de portes. L’étude du ver marin Arenicola marina a permis à la société Hemarina d’améliorer la conservation des greffons. Elle a copié le principe de fonctionnement de ce ver qui est capable de survivre plusieurs heures sans oxygène à marée basse après en avoir stocké à marée haute. 

La sécurité

En étudiant les ailes du papillon et leur coloration qui varie selon les points de vue, des chercheurs ont mis au point une nano-technologie pour renforcer la sécurité des billets de banque (Nanotech Technologies). Les antennes ultra-sensibles du bombyx du Mûrier quant à elles pourraient améliorer les systèmes de détection des explosifs à très faible concentration.

L'énergie

Glowee reproduit les propriétés luminescentes des animaux marins pour produire de la lumière. Utilisés dans l’espace public par exemple, cela réduit la pollution lumineuse ainsi que la consommation d’électricité.

Eel Energy propose une hydrolienne générant de l’électricité grâce à l’ondulation d’une membrane imitant le déplacement des anguilles. Elle peut  ainsi être appliquée à tous types de courants. Sur le même principe, bioWAVE imite le mouvement des algues pour produire de l’énergie avec l’ondulation des vagues. Des recherches sont menées pour réduire la nuisance sonore des éoliennes à partir du duvet des ailes de la chouette, ou pour améliorer leur rendement grâce à la structure des nageoires des baleines à bosse (Whalepower).

Les applications industrielles

L’entreprise Wavera a imité le fonctionnement des nageoires des poissons pour produire une pompe plus efficace. Une membrane flexible est en effet insérée dans la pompe et l’ondulation générer propulse le fluide d’un bord à l’autre de la pompe. Celle-ci consomme moins, est de taille réduite et plus résistante.

Plusieurs entreprises étudient la nature pour produire des colles plus respectueuses de l’environnement et plus efficaces. Elles s’inspirent par exemple du gecko ou du byssus des moules. Pour limiter l’évaporation des liquides stockés dans les cuves, Elbé Petro a créé des flotteurs imitant l’organisation des lentilles d’eau à la surface pour former une sorte de couvercle.

Les capteurs

De nouveaux capteurs s’inspirent de la rétine humaine pour donner la vision aux machines. D’autres sont créés à partir des structures des oreilles des mouches jaunes pour améliorer la détection des sons provenant de différentes directions. 

L'habitat

La construction des bâtiments s’inspire depuis longtemps de la nature pour les rendre résistants et améliorer leur efficacité énergétique. La structure des termitières est particulièrement analysée pour ses capacités de ventilation de la chaleur. Le cabinet XTU Architects a proposé la réalisation d’un immeuble avec des bio-façades : des murs en double ou triple vitrage contenant de l’eau et dans lesquels se développeront des micro-algues pouvant ensuite être revendues aux industries pharmaceutiques, cosmétiques…
Pour limiter les chutes de moquette lors des installations et gagner du temps de découpe, la société Interface a mis au point des sols imitant les motifs aléatoires de la nature.

Plus d’exemples

Les limites

  • Coût : Le développement du biomimétisme implique d’importants coûts de recherche et développement. De plus, cela revient parfois à revoir complètement tous les process industriels.
  • Formation : La formation sur le thème du biomimétisme n’est pas encore structurée en France.

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