Biomimétisme : comment s’inspirer de la nature dans nos avancées technologiques ?

S’inspirer des oiseaux pour apprendre à voler, c’est sûrement l’un des plus grands rêves de l’homme… Mais lorsque le rêve rejoint la réalité, est-ce de la science-fiction ? Eh bien, pas toujours ! La recherche scientifique nous permet aujourd’hui d’étudier de près le fonctionnement des êtres vivants et des organismes naturels, pour tirer parti de leurs extraordinaires capacités. Des prouesses que nous pouvons comprendre, valoriser et développer en avancées technologiques durables et écologiques. Le biomimétisme passe au microscope des milliards d’années d’évolution pour répondre aux enjeux planétaires de demain de la meilleure des façons… Celle que nous offre la nature ! Bienvenue dans le plus grand des laboratoires.

Qu’est-ce que le biomimétisme ?

Vous n’avez pas étudié le grec ancien à l’école ? Pas grave, on vous aiguille un peu sur la définition du biomimétisme : le terme est issu de bios, qui signifie la vie et mimesis, qui veut dire imitation. On comprend aisément en quoi consiste cette discipline à mi-chemin entre biologie et technologies innovantes. 

Le biomimétisme s’inspire de l’idée que malgré les contraintes et défis auxquels notre planète a eu à faire face depuis des millénaires, le vivant a su s’adapter, survivre, évoluer en développant des compétences et techniques propres. Un vrai laboratoire grandeur… nature ! Alors pourquoi ne pas répondre à nos enjeux sociétaux, environnementaux et économiques actuels en prenant exemple sur les différentes espèces, animales ou végétales ? 

Loin de nos exigences modernes de développement durable, dans les faits, le biomimétisme existe depuis des siècles. La Nature a toujours été une source d’inspiration pour l’Homme, qui a bien compris son incroyable potentiel d’adaptation et de survie. 3,8 milliards d’années d’évolution scientifique naturelle, ce n’est pas rien !. 

Une inspiration venue de la Nature certes, mais sans exploitation. Depuis 1997 et le livre Biomimicry de Janine Benyus, le biomimétisme intègre désormais une dimension de respect du vivant. Innover, certes, mais de manière durable et écologique ! La démarche scientifique appelant à s’inspirer des performances de la nature et des animaux fait ainsi l’objet d’une réglementation : la biomimétique répond en France à la norme ISO 18458. Préserver la diversité pour mieux l’étudier, la comprendre et s’en inspirer, c’est un juste retour des choses non ?

Le biomimétisme, c’est l’avenir !

Le biomimétisme est une science interdisciplinaire à part entière, qui étudie le vivant pour faire profiter de ses principes innovants de nombreux domaines d’application. À ce titre, on compte notamment les énergies renouvelables, la santé, la construction, l’aéronautique et l’automobile, l’agriculture...

Eh oui, le biomimétisme, qui tire ses enseignements de millénaires d'évolution et d’adaptation aux plus grands défis passés de notre planète, c’est l’avenir. Dans un monde en perpétuel changement, parvenir à répondre aux difficultés et contraintes actuelles est une gageure. Et c’est là que la bio-inspiration dévoile tout son intérêt ! 

En France, le développement de la discipline s’inscrit dans l’objectif de transition écologique : décarbonation, limitation de la pollution, économies d’énergie, développement des énergies renouvelables… On encourage ainsi les innovations technologiques et scientifiques, en puisant notre inspiration dans 3 grands axes :

• Les formes et les structures :  très utiles en matière d’aérodynamisme par exemple, favorisant les économies de carburant. On a notamment tiré parti des propriétés de la peau des requins ou de celles des plumes du hibou moyen-duc dans le design d’avions, d’éoliennes... 
• Les matériaux et leurs propriétés : la résistance du fil d’araignée, l’adhésion des pattes du gecko, la luminosité de l’abdomen des lucioles ont inspiré, parmi tant d’autres, certaines innovations technologiques.
• Les organisations et écosystèmes, qui ont permis de développer la permaculture, l’agroécologie, ou bien de créer, par exemple, des bâtiments à climatisation passive en s’inspirant des termitières. 

Les incroyables exemples de biomimétisme d’hier et d’aujourd’hui

Le premier exemple de biomimétisme, c’est Léonard de Vinci qui nous l’offre. Son ornithoptère, le fameux Homme-Oiseau, est directement inspiré de l’étude des morphologies du poisson volant et de la chauve-souris ! En 1890, Clément Ader conçoit également ses 3 prototypes d’Avion (avec une majuscule) en observant ces dernières. 

Aujourd’hui, les exemples de biomimétisme se multiplient. Saviez-vous que le velcro avait été inventé en 1941 par un ingénieur suisse qui, revenant d’une partie de chasse, trouva des dizaines de fruits de bardane accrochés sur les poils de son chien ? La plante est en effet dotée des crochets résistants et résilients à la fois, qui lui permettent de faire voyager ses graines sur le pelage des animaux auxquels elle s’accroche. Déformation professionnelle oblige, après avoir patiemment épluché son chien, Georges de Mestral étudie la structure des fruits de bardane… En 1952, le scratch était né. 

Plus récemment, la structure rugueuse de la fleur de lotus a permis de comprendre le principe de l’hydrophobie et ainsi concevoir des vitrages anti-pluie.

La forme du bec du martin-pêcheur, dont l’efficacité de pénétration dans l’eau sans aucune éclaboussure est sans égal, a inspiré l’ingénieur du Shinkansen. Ce TGV japonais peut désormais se targuer d’aller encore plus vite (500 km/h tout de même) tout en consommant 15 % d’énergie en moins, grâce à son design bio-inspiré.

L’observation de la trompe des vilains moustiques, qui nous dévorent sans que l’on s’en aperçoive, a aussi eu son utilité (si si !). Des seringues coniques, s’inspirant de la forme de ces chères bestioles, ont pu être développées, pour des piqûres totalement indolores. 

Et si vous voulez nager extrêmement vite, procurez-vous un maillot Fastskin de la marque Speedo : sa structure imite celle de la peau de requin pour un hydrodynamisme décuplé. 

Des exemples de biomimétisme, il en existe des milliers. Mais si on s’intéressait aux prouesses de la nature en matière de production d’énergie ? 

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Appliquer la magie du biomimétisme au domaine de l’énergie 

Le vivant au service du développement durable, c’est l’objectif poursuivi par le développement de la biomimétique en France. Et les innovations en matière d’énergies renouvelables ne sont pas en reste, pour nous aider à avancer vers des performances optimales. 

Biomimétisme et énergie solaire

Quand on pense énergie solaire et nature, on pense immédiatement à la photosynthèse (pas vous ?). Quelle plus belle preuve de performance de la nature que cette transformation énergétique incroyable de la lumière en glucose ? Les recherches actuelles sur la photosynthèse artificielle nous permettraient de produire de l’hydrogène, carburant propre, ou participer à la dépollution grâce à des microalgues.

Le biomimétisme issu de la photosynthèse d’une certaine plante grasse (Haworthia Obtusa) permet également d’étudier l’éclairage direct des bâtiments grâce à la lumière du soleil. S’inspirant des cellules transparentes de cette plante, qui captent la lumière pour la diriger en son cœur et s’en nourrir, il s’agirait de reproduire le phénomène grâce à de la fibre optique. Malin et écologique !

La peau des animaux est également un terrain d’étude fascinant, qu’il s’agisse de réfléchir la lumière, de se camoufler, de se réchauffer dans des conditions difficiles… Capter un maximum de luminosité et l’utiliser comme source d’énergie, ça ne serait pas ce que font nos panneaux solaires Beem ? Eh bien les travaux ayant abouti à la conception des cellules photovoltaïques sont notamment issus de la bio-inspiration. L’observation des ailes transparentes du papillon Greta oto, notamment, a permis des avancées technologiques concernant l’efficacité de panneaux solaires transparents. Une absorption de lumière efficace à 95 % au lieu de 70 % en moyenne, c’est un meilleur rendement et une production électrique grandement améliorée !

De même, les scarabées sont le sujet de multiples études biomimétiques, car leurs capacités sont étonnantes ! Leur carapace, si brillante et multi reflets, comporte plusieurs couches transparentes. Ces dernières peuvent non seulement récolter l’humidité pour lui permettre de s’hydrater, mais aussi filtrer la lumière qu’elles absorbent pour refléter la couleur de leur choix. Une technologie réutilisée dans la création de vitrages photovoltaïques semi-transparents, laissant passer une partie de la lumière seulement pour transformer le reste du spectre lumineux en électricité. 

De quoi s’inspirer pour les innovations des décennies à venir, chez Beem ou ailleurs !

Les autres innovations énergétiques issues de la nature

Les autres énergies ne sont pas en reste : les ailes des éoliennes, par exemple, tirent leur efficience de la chouette effraie. La structure de ses ailes et la spécificité de ses plumes a permis de rendre les nouvelles éoliennes plus aérodynamiques, mais aussi plus silencieuses !

De même, une hydrolienne d’un nouveau genre a vu le jour,  s’inspirant du mouvement ondulatoire des anguilles pour produire beaucoup plus d’électricité qu’une hydrolienne classique. 

Quant à la production d’éclairage, on peut remercier nos amies les lucioles pour leur contribution au développement de LED 65 % plus puissantes.