Environnement (archives)

Le biomimétisme – un design inspiré de la nature


Qu’on le veuille ou non, le gaspillage inutile est présent partout dans notre industrie. La tuyauterie conventionnelle, par exemple, comporte des structures en angle de 90 degrés (causant de la friction), dans des tuyaux extrêmement petits, et augmente les besoin en énergie pour faire circuler une même quantité d’eau.

Ce gaspillage a toujours des raisons: des raisons économiques (il coûte cher de faire quelque chose d’efficace), un manque de durabilité, un manque d’audace souvent légitime… Mais dans plusieurs cas, cela est du à un manque de connaissances.

C’est il y a environ 10 ans que l’on a commencé à intégrer dans nos designs, de façon officielle et accrue, des idées issues de la nature. Bien entendu, on utilise depuis longtemps des idées inspirées d’autres animaux ou plantes, mais maintenant, l’on commence de plus en plus à regarder ce qu’ils font, à comprendre le fonctionnement du procédé et à l’intégrer à des designs humains.

L’idée d’imiter des procédés naturels créés par d’autres espèces s’appelle le biomimétisme. Depuis sa création, il existe une base de données spécialisée en connaissances issues du biomimétisme. Je crois que le mieux pour vous éclairer sur cette nouvelle façon d’innover et de fabriquer des produits est de donner des exemples:

1- Le Eastgate Building à Harare, Zimbabwe – Une gracieuseté des termites


Vous voyez le petit bâtiment avec de nombreuses cheminées, à l’avant du gratte-ciel? Qui ôserait croire que le système de ventilation du Eastgate Building est en fait inspiré des termitières Africaines… Les nids de termites sont particuliers, du au fait que ce sont des régulateurs de température extrêmement efficaces. Même les nids de termites du Sahara (avec des écarts de température très élevés entre le jour et la nuit) restent à une température plus ou moins normale, entre 80 et 90 degrés Farenheit. Les nids peuvent avoir un diamètre de 16 pieds et une hauteur tout aussi grande. Par contre, les termitières sont souvent enfoncées dans le sol, afin de profiter de sa faible influence par la chaleur ambiante (géothermie). Une ventilation centrale adaptée permet aussi de garder la termitière au frais pendant les journées extrêmement chaudes, en plus de fournir de l’ombre et l’humidité nécessaires. Le soir, la ventilation distribue la chaleur du sol aux aires supérieures. Les murs de termites sont faites d’un matériau (terre et mélange de salive de termite) qui imitent les propriétés du ciment.

Le matériau et le système d’aération ont créé un système passif de contrôle de température. En s’inspirant de cette méthode efficace de design présente chez les termites, un architecte du Zimbabwe a créé le Eastgate Building (un centre d’achat et, si je ne me trompe pas, des étages à bureaux).

Le bâtiment utilise des méthodes de refroidissement passif, rendus possibles grâce à un espace aéré au centre, des matériaux particuliers, l’orientation des fenêtres (pour qu’ils ne soient pas alignés au sud afin de minimiser la création de chaleur), l’ombrage du bâtiment, etc. Pendant le jour, les matériaux absorbent la chaleur pour que la température n’affecte pas l’air ambiant. Le soir, lorsque la température extérieure est plus élevée que celle des matériaux, ceux-ci relâchent l’excédent de chaleur, qui est redistribué dans le bâtiment par l’aération passive au centre, et sort à l’extérieur par un long système de cheminées. Le jour revient et le cycle redémarre.

Résultat: vous avez un bâtiment avec peu de variations de températures, en copiant le modèle d’architecture d’une termitière. Qui le croirait en voyant les deux images?

http://en.wikipedia.org/wiki/Eastgate_Centre,_Harare

2- Nettoyer comme une feuille de lotus


On croirait entendre une nouvelle position de yoga louche… ou possiblement un slogan Nouvel-Âgiste. Je ne crois pas être encore hippie à ce point, pourtant (même si j’avoue que j’ai recommencé à écouter du Carlos Santana souvent ces derniers temps). En fait, cette idée a été appliquée par Lotusan, une compagnie qui fait… des peintures et des vernis pour l’extérieur!

L’effet lotus est un trait intéressant, étudié par les biologistes. Le meilleur exemple, dans la nature, en est bien sur la feuille du lotus, mais son principe se trouve dans d’autres espèces, sous différentes façons. Le principe est simple: la structure d’une feuille de lotus n’est pas entièrement uniforme; elle possède de microscopiques pics et des « creux », où la poussière s’amasse (un peu comme la neige qui se ramasse au bas d’une pente – pour rester de circonstances). Lorsque l’eau tombe sur une feuille de lotus – comme lorsqu’il pleut -, les particules liquides d’eau doivent circuler sur la feuille en passant par les « creux », amassant sur leur chemin la poussière qui s’y est amassée. L’eau tombe éventuellement de la pointe de la feuille, emportant avec elle la poussière qu’elle a amassée en chemin. On a donc une feuille auto-nettoyante!

Quelle est l’utilité pour un fabricant de peintures pour l’extérieur? En ville, l’amas de poussières émises par les passants, les voitures (surtout – la poussière est d’ailleurs aussi un polluant majeur dans le smog) et les activités humaines s’amassent facilement sur les murs, leur donnant un aspect assez morose. Cela crée aussi un milieu idéal plein de nutriments pour certaines bactéries indésirables, qui dégradent votre peinture avec le temps.

Les peintures et vernis Lotusan, quant à eux, repoussent l’eau et la poussière, ont un effet auto-nettoyant, empêchent la propagation de bactéries, de mousses ou d’algues.

http://www.paintpro.net/Articles/PP705/PP705_ProductProfiles.cfm

http://www.stocorp.com/allweb.nsf/lotusanpage

3- La toile d’araignée – un matériau résistant et… biodégradable!


Il reste encore beaucoup de mystères sur la toile d’araignées. Ce que l’on sait, c’est qu’elle est issue de sécrétions de différentes glandes de l’araignée, et possède des caractéristiques bien particulières, selon sa position sur la toile. Sa composition n’est donc pas uniforme. Il faut donc une soie d’araignée plus robuste sur les coins de la toile, par exemple, et cela nécessite un mélange particulier de sécrétions. Les araignées, en ce domaine, en savent plus que bien des biochimistes.

La recherche dans les toiles d’araignées et leur composition sont très populaires, ces derniers temps. Ses caractéristiques font que ses usages pourraient être multiples. On vous l’a probablement déjà dit, mais la soie d’araignée a une force de tension supérieure à l’acier. L’acier a une force maximale de tension (avant de casser) allant autour de 440 MPa (méga-Pascals). La toile d’araignée, quant à elle, a une pression de tension d’environ 1100 MPa, selon le Journal of Materials Science. Bien entendu, c’est bien loin du Kevlar (3000 MPa), mais son autre avantage entre dans son poids. La toile d’araignée possède une densité extrêmement faible.

On sait bien ce que l’on peut faire avec un matériau qui aurait des propriétés proches de la toile d’araignée. La vérité est qu’il coûterait probablement fort cher de fabriquer ce produit, et qu’il aurait une grande valeur. Par contre, ses usages potentiels sont encore multiples. La soie des toiles d’araignées sont des produits biodégradables. Des expériences ont montré dans le passé qu’il n’y a pas de réponse immunologique de la part du corps humain en présence de la soie. Ainsi, ce matériau pourrait servir à enrober des matériaux pendant des opérations chirurgicales. Que diriez-vous si un matériau aux propriétés propres de la toile d’araignée pouvait servir à créer des remplacements de ligaments, par exemple? En attendant que l’on en arrive là, les recherches pour trouver des matériaux inspirés de la toile d’araignée continuent, et pourront sans doute aider à trouver des solutions d’avenir.

Autre article sur la toile d’araignée, cette fois dans l’armée: http://www.ssc.army.mil/about/pao/pubs/warrior/97/nov/silk.htm

Donc, vous voyez un peu mieux ce qu’est le biomimétisme. Loin d’être le principe de prendre un processus naturel et de l’utiliser, le but est de remodeler ce processus pour l’adapter au design humain. Au lieu de, par exemple, fabriquer une termitière en lieu de bâtiments, l’on s’inspire des techniques de contrôle de température issues des termites pour l’intégrer à nos constructions de béton. Le biomimétisme est un nouvel outil de design extrêmement intéressant pour les mordus et les gens intéressés à créer les technologies de l’avenir.

Liens sur le biomimétisme:
http://biomimicryinstitute.org/
http://web4.ecolo.be/spip.php?article14

Pour des articles sur le biomimétisme, reliés à diverses espèces, suivez le lien suivant:
http://database.biomimicry.org/start.php
(Tappez, par exemple, Maple, et regardez l’article sur l’érable dans l’onglet « Organisms Results »)

Une réflexion sur “Le biomimétisme – un design inspiré de la nature

  1. Pingback: De l’acier biologique « Le blog de Manx

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