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Développer le biomimétisme pour adapter les infrastructures urbaines

Une grande partie des systèmes actuels d’infrastructures (notamment d’énergie et d’eau) proviennent de l’ère de la révolution industrielle. Aujourd’hui, alors que nous essayons de créer des villes plus durables et plus résilientes, ces systèmes doivent s’adapter pour répondre à de nouveaux enjeux.

Une solution est particulièrement inspirante pour les architectes et les concepteurs : le biomimétisme. Cette méthode d’innovation s’inspire de l’étude des modèles, systèmes et processus naturels. Elle étudie comment la nature résout les problèmes, afin d’explorer des solutions et de nouvelles orientations pour nos propres infrastructures.


Quels sont les grands enjeux du biomimétisme ?

Le biomimétisme est fondé sur l’idée que la nature a déjà résolu de nombreux problèmes auxquels nous nous confrontons. Cette idée existe depuis des siècles. « Apprendre de la nature : c’est là que se trouve notre avenir », a déclaré Leonard De Vinci. Le terme a cependant pris de l’ampleur après que la scientifique Janine Benyus l’ait explorée dans son livre « Biomimétisme – Quand La Nature Inspire Des Innovations Durables», publié en 1997.

Le biomimétisme s’appuie sur trois éléments clés : la forme, le processus et les systèmes.

1- La forme

L’élément le plus évident est l’imitation de la forme ou de la fonction des dessins naturels. Cette étape consiste à explorer les motifs, les formes et les structures qui se produisent dans le monde naturel afin de les appliquer au dessin humain. Un exemple de cette approche est la technologie des câbles d’acier dans les ponts suspendus. Elle a été inspirée par la structure des tendons du corps humain et leur forme torsadée.

2- Le procédé

Le biomimétisme analyse également les processus qui se produisent dans la nature. Il explore l’assemblage ou les processus chimiques que la nature utilise. À ce niveau, ce n’est pas l’organisme lui-même qui est imité, mais son comportement. La gestion d’informations par les fourmis en est un bon exemple. En effet, certains comportements collectifs des fourmis permettent de résoudre des problèmes comme le fait de sélectionner le chemin le plus court pour aller du nid à une source de nourriture. Les informaticiens ont pu transformer ce comportement collectif en méthodes utiles pour l’optimisation et le contrôle de réseaux. Elles portent le nom « d’algorithmes d’optimisation par colonie de fourmis ». Ces algorithmes sont déjà testés dans les transports aériens et la sécurité des réseaux de communication. Cette solution pourrait être utile pour optimiser le chemin le plus court, notamment dans le routage de véhicules et la gestion des déchets.

3- Les systèmes

C’est le niveau le plus complexe du biomimétisme. Il explore les écosystèmes qui existent dans la nature. Rien n’existe de manière isolée dans la nature. Un parc éco-industriel peut en être un exemple. Dans ce cas, les déchets d’une entreprise pourraient devenir une ressource importante pour une autre entreprise, tout comme dans un écosystème naturel.


Quelles opportunités pour nos infrastructures ?

1- Infrastructures énergétiques

Il est essentiel de résoudre les problèmes auxquels sont confrontés les infrastructures énergétiques (vieillissement, risque climatique, baisse de la disponibilité des ressources, etc.) afin d’assurer la durabilité et la résilience de nos villes. Mais comment pouvons-nous utiliser le biomimétisme pour les résoudre ?

Le biomimétisme nous permet de développer de nouveaux modes de production d’énergie. La principale source d’énergie dans la nature est le soleil. Pourtant, de nos jours, la majeure partie de notre énergie provient du sol. Des scientifiques ont développé, à titre d’exemple, des panneaux photovoltaïques ainsi que des systèmes de suivi qui imitent les tournesols en suivant le soleil.

Les scientifiques se sont également inspirés du biomimétisme pour créer des systèmes plus efficaces qui nécessitent moins d’énergie. Par exemple, ils ont conçu un système permettant de créer des bâtiments à refroidissement automatique. Ceux-ci sont inspirés par les termitières. Les termites disposent d’une série d’évents placés stratégiquement qui produisent des flux de convection assurant le maintien de la température à 31 degrés à l’intérieur de la termitière. Inspirés par les termites, plusieurs bâtiments utilisent maintenant cette approche pour réduire la consommation d’énergie de leurs bâtiments. Par exemple, le bâtiment Eastgate à Harare qui consomme 10 % d’énergie en moins que les bâtiments conventionnels de même taille.

2- Infrastructures liées à l’eau

Tout comme les infrastructures énergétiques, les infrastructures liées à l’eau sont essentielles pour les habitants des villes. Les défis qu’elles doivent relever sont énormes. Ainsi, il est essentiel de créer des solutions innovantes pour l’approvisionnement, le traitement et la distribution de l’eau dans les villes.

Au niveau de l’approvisionnement, des ingénieurs se sont intéressés à un organisme animal qui obtient de l’eau par son dos. Le coléoptère s’enfonce dans le sol pendant la chaleur de la journée, de sorte que son dos soit froid lorsqu’il émerge dans l’air ambiant. Sous l’effet des brises humides, l’eau contenue dans l’air se condense et s’accumule dans les crêtes et les creux du dos du coléoptère. La source d’eau du scarabée a inspiré le système d’irrigation Airdrop, basé en Australie, qui fonctionne en pompant l’air à travers un réseau de tuyaux souterrains, le refroidissant jusqu’à ce que l’eau se condense, la délivrant aux racines des cultures.

En termes de traitement, un nouveau modèle de filtration au biolytix imite la décomposition de la litière de feuilles sur le sol forestier pour nettoyer les eaux usées sans produits chimiques. Le système utilise des vers, des coléoptères et des organismes microscopiques pour convertir les déchets en humus structuré qui agit comme un poumon qui oxygène et nettoie l’eau qui peut ensuite être utilisée pour l’irrigation. Comme il est fondé sur des processus naturels, le système nécessite moins d’énergie.


Les opportunités représentées par le biomimétisme sont donc nombreuses, même si elles sont souvent en cours d’imagination ou de développement. Pour répondre aux enjeux du siècle à venir, et notamment à toutes les conséquences du changement climatique, la nature est une source d’imagination importante pour nos infrastructures, nos bâtiments et nos villes.

Article écrit par Jade Plancke pour Urban Chronicles™

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