Le biomimétisme ou l'intelligence du vivant

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• Publié par: science-magazine
• Publié le: 24 janvier 2013
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• Langue: Français

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Le biomimétisme ou l'intelligence du vivant

La nature est un réservoir inépuisable d'idées pour les chercheurs et les scientifiques qui s'en inspirent. Cette discipline, qui consiste à observer les plantes et les animaux pour tenter de résoudre des problèmes quotidiens porte le nom de biomimétisme, que l'on doit à la biologiste américaine, Janine Benyus. Dans un ouvrage édité en 1997, cette dernière argumentait son concept : « La nature est mon mentor dans le domaine des affaires et de la création, un modèle dans ma façon de vivre. Le système naturel fonctionne depuis des millions d'années. Le biomimétisme est une façon d'apprendre de la nature ». Un phénomène qui fait tâche d'huile et qui a séduit les scientifiques qui ont réussi à accélérer leurs propres recherches en s'inspirant de modèles présents dans la nature. Pourtant ce n'est pas nouveau. Depuis la nuit des temps l'homme s'est inspiré de la nature. Les architectes, ingénieurs, physiciens et biologistes, ont été nombreux, au fil de l'histoire, à puiser dans le modèle naturel à l'exemple des colonnes des temples égyptiens qui apparaissent comme les modélisations des palmiers.

Chaque jour, la nature amène son lot de surprises et de révélations. Il suffit pour s'en convaincre de connaître l'histoire de Georges de Mestral, ingénieur suisse, qui remarqua qu'il était difficile d'enlever les fleurs de bardane accrochées à son pantalon et aux poils de son chien. Il les examina et découvrit la possibilité de faire adhérer deux matériaux de façon simple et réversible. Il développa rapidement la bande auto-agrippante que l'on connaît aujourd'hui sous le terme de Velcro® qu'il breveta en 1951. Autre exemple de biomimétisme : Éole, le premier avion qui imite point par point la voilure d'une chauve-souris. Sa membrane en pongé de soie reproduit les muscles et les tendons de l'animal. Ses ailes sont cousues sur un squelette fait de tuyaux creux...L'avion peut même replier ses ailes. Mais, l'exemple le plus connu et le plus souvent cité est sans conteste l'aérodynamisme du Shinkansen (le TGV japonais). Comment est-on passé du martin-pêcheur au TGV japonais ? Les ingénieurs voulaient éviter l'effet de choc ressenti dans les trains à l'entrée des tunnels. Pour cela, ils se sont inspirés du nez du martin-pêcheur, oiseau connu pour sa vitesse de pénétration dans l'air ou dans l'eau.

Comment est-on arrivé à créer la peinture auto-nettoyante en observant la fleur de lotus ?

La liste est loin d'être exhaustive... Un autre exemple de biomimétisme avec l'étude comportementale du coléoptère philippin de la famille des Curculionidæ pour les nouveaux écrans optiques. En effet, ce petit coléoptère irradie dans toutes les directions des couleurs changeantes à partir des écailles de sa carapace du fait de leur structure périodique à trois dimensions, à l'échelle de la longueur d'onde de la lumière. Il est maintenant possible de reproduire cette structure dite « en cristal photonique » avec des semi-conducteurs dans les fibres optiques afin de rediriger la lumière. Elle est également en développement dans les nouveaux écrans de visualisation et les futurs ordinateurs tout optique. Toujours dans le même domaine, en se basant sur l'étude des seiches, mollusques qui en quelques fractions de secondes, s'adaptent à leur environnement en changeant de texture et de couleurs, des chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) sont en train de développer un prototype d'écran électronique économe en énergie.

La nature avec ses 4,5 milliards d'années d'expérience dans le développement durable nous offre un potentiel énorme. Pour Gauthier Chapelle, directeur de Biomimicry Europe, chercheur en biomimétisme est un métier qui devrait se développer

Comment est-on arrivé à créer la peinture auto-nettoyante en observant la fleur de lotus ? La société Sto s'est inspirée des propriétés auto-nettoyantes de la feuille de lotus pour mettre au point une peinture extérieure autonettoyante baptisée Lotusan. Grâce à une topographie complexe, de l'eau de pluie suffit pour nettoyer la surface peinte.

La nature avec ses 4,5 milliards d'années d'expérience dans le développement durable nous offre un potentiel énorme. Pour Gauthier Chapelle, directeur de Biomimicry Europe, chercheur en biomimétisme est un métier qui devrait se développer. Comment est-on arrivé à créer la peinture auto-nettoyante en observant la fleur de lotus ? La société Sto s'est inspirée des propriétés auto-nettoyantes de la feuille de lotus pour mettre au point une peinture extérieure autonettoyante baptisée Lotusan. Grâce à une topographie complexe, de l'eau de pluie suffit pour nettoyer la surface peinte. La nature se concrétise aussi dans la construction. Le meilleur exemple d'un bâtiment biomimétique se trouve à Harare, au Zimbabwe.

L'architecte Mick Pierce s'était rendu compte en observant les termites qu'ils parvennaient à conserver une température quasi constante en contrôlant le flux d'air en ouvrant et rebouchant de nouveaux tunnels pour maîtriser le refroidissement et le taux d'humidité. C'est ainsi que Mick Pierce a intégré dans ses constructions des ventilateurs et des cheminées permettant la circulation de l'air. La nature est une source d'inspiration très riche. S'inspirant de la fourrure de l'ours polaire et de sa capacité à réguler les échanges de chaleur, des ingénieurs d'Atelier One ont recouvert un édifice de losanges en aluminium contrôlés 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. Après les combinaisons de natation imitant la peau de requin pour des meilleures performances, ce sont aujourd'hui les billets de banque qui pourraient se parer de l'aspect iridescent du papillon. Ce procédé devrait rendre plus difficile la contrefaçon. À l'oeil nu, on verrait des motifs verts sur les billets, mais observés avec un équipement spécial, ils deviendraient bleus. Cela permettra d'encrypter des informations que les contrefacteurs seraient incapables de reproduire.

Le biomimétisme, c'est l'avenir de la technologie

Les applications de la biomimétique recouvrent à peu près tous les champs de la connaissance, des technologies de l'information, de l'informatique au bâtiment en passant par la gestion de réseaux, les transports ou la production d'électricité à partir de nouveaux modes d'exploitation. Outre l'orientation et le déplacement, d'autres comportements d'insectes sociaux sont copiés par les roboticiens. Par exemple, ils étudient le transport coopératif chez les fourmis pour concevoir des techniques de commande d'un groupe de robots. Ainsi, il a été démontré la similitude entre le comportement des robots et celui d'une colonie de fourmis. Pour analyser les données bancaires, des ordinateurs copient la manière dont les abeilles trient leurs larves.

Les chercheurs adeptes du biomimétisme créent des objets qui bougent et respirent comme de véritables êtres vivants. Un nombre croissant de scientifiques et d'industriels partage cette opinion. Les Airbus A 340, aux ailes recouvertes d'un film plastique rugueux inspiré de la peau de requin, économisent 350 tonnes de kérosène par an. Les peintures à effet lotus, à la surface desquelles la poussière glisse comme du mercure, permettent de faire l'économie de détergents. Les textiles « intelligents » inspirés de la fourrure des ours polaires agissent comme de véritables climatiseurs. Le biomimétisme, c'est l'avenir de la technologie. Les résultats sont indéniables. « Grâce au biomimétisme, nous entrons dans une nouvelle ère, annonce le professeur Julian Vincent. L'homme a connu l'âge de pierre, puis l'âge du bronze et l'âge du fer. Maintenant, il entre dans l'âge des matériaux composites ».